Med den kontinuerliga utvecklingen och förbättringen av satellitpositioneringsteknik har högprecisionspositioneringsteknik applicerats på alla samhällsskikt i det moderna livet, såsom kartläggning och kartläggning, precisionsjordbruk, uav, obemannad körning och andra områden, högprecisionspositioneringsteknik kan ses överallt.I synnerhet, med fullbordandet av nätverket av den nya generationen Beidou-navigationssatellitsystem och tillkomsten av 5G-eran, förväntas den kontinuerliga utvecklingen av Beidou +5G främja tillämpningen av högprecisionspositioneringsteknik inom flygplatsplanering. , robotinspektion, fordonsövervakning, logistikhantering och andra områden.Förverkligandet av positioneringsteknik med hög precision är oskiljaktig från stödet av högprecisionsantenn, högprecisionsalgoritm och kort med hög precision.Detta dokument introducerar huvudsakligen utvecklingen och tillämpningen av högprecisionsantenner, teknikstatus och så vidare.

1. Utveckling och tillämpning av GNSS högprecisionsantenn

1.1 Högprecisionsantenn

Inom GNSS-fältet är högprecisionsantenn en sorts antenn som har speciella krav på stabiliteten hos antennens fascentrum.Den kombineras vanligtvis med högprecisionstavla för att realisera högprecisionspositioneringen av centimeternivå eller millimeternivå.Vid utformningen av högprecisionsantenn ställs det vanligtvis speciella krav på följande indikatorer: antennstrålebredd, låg höjdförstärkning, icke-rundhet, rollfallskoefficient, främre och bakre förhållande, anti-flervägsförmåga, etc. Dessa indikatorer kommer att direkt eller indirekt påverka antennens fascentrumstabilitet och sedan påverka positioneringsnoggrannheten.

1.2 Användning och klassificering av högprecisionsantenn

GNSS-antennen med hög precision användes initialt inom området mätning och kartläggning för att uppnå statisk positioneringsnoggrannhet på millimeternivå i processen för tekniska loftning, topografisk kartläggning och olika kontrollundersökningar.Med högprecisionspositioneringsteknik som blir mer mogen, appliceras antennen med hög noggrannhet gradvis i fler och fler områden, inklusive referensstation för kontinuerlig drift, deformationsövervakning, jordbävningsövervakning, mätning av mätning och kartläggning, obemannade flygfarkoster (uavs), precisionsområden jordbruk, automatisk körning, körprov körutbildning, tekniska maskiner och andra industriområden, i olika tillämpningar till indexkravet på antennen har också den uppenbara skillnaden.

1.2.1 CORS-system, deformationsövervakning, seismisk övervakning – referensstationsantenn

Antenn med hög noggrannhet använde referensstation för kontinuerlig drift, genom långtidsobservation för korrekt platsinformation, och genom datakommunikationssystemet i realtid observationsdataöverföring till kontrollcentralen, felet i det beräknade kontrollcenterområdet efter korrigeringsparametrar för att förbättra system av jord, och stjärna i waas förbättra systemet, etc., för att skicka felmeddelanden till rover (klient), Slutligen kan användaren få korrekt koordinatinformation [1].

Vid tillämpningen av deformationsövervakning, jordbävningsövervakning och så vidare, på grund av behovet av att noggrant övervaka mängden deformation, upptäckt av små deformationer, för att förutsäga förekomsten av naturkatastrofer.

Därför, vid utformningen av högprecisionsantenn för applikationer såsom referensstation för kontinuerlig drift, deformationsövervakning och seismisk övervakning, måste den första hänsynen vara dess utmärkta fascentrumstabilitet och anti-flervägsinterferensförmåga, för att ge exakta realtidspunkter positionsinformation för olika förbättrade system.Dessutom, för att tillhandahålla så många satellitkorrigeringsparametrar som möjligt, måste antennen ta emot så många satelliter som möjligt, fyra system fullt frekvensband har blivit standardkonfiguration.I denna typ av tillämpning används vanligtvis referensstationsantenn (referensstationsantenn) som täcker hela bandet av fyra system som observationsantenn för systemet.

1.2.2 Inmätning och kartläggning – Inbyggd mätantenn

Inom området mätning och kartläggning är det nödvändigt att designa en inbyggd mätantenn som är lätt att integrera.Antennen är vanligtvis inbyggd i toppen av RTK-mottagaren för att uppnå positionering i realtid och hög precision inom området mätning och kartläggning.

Inbyggd mätande antenntäckning i huvudvägen vid utformningen av frekvensstabilitet, stråltäckning, fascentrum, antennstorleken etc., speciellt med tillämpning av nätverk RTK, integrerat med 4 g, bluetooth, WiFi all netcom inbyggd- i mätning antenn gradvis ockupera den huvudsakliga marknadsandelen, sedan den lanserades 2016 av majoriteten av RTK-mottagare tillverkare, Det har använts i stor utsträckning och främjats.

1.2.3 Körprov och körträning, obemannad körning – extern mätantenn

Det traditionella körprovssystemet har många nackdelar, såsom stor insatskostnad, hög drift- och underhållskostnad, stor miljöpåverkan, låg noggrannhet etc. Efter applicering av högprecisionsantenn i körprovssystemet övergår systemet från manuell utvärdering till intelligent utvärdering, och utvärderingsnoggrannheten är hög, vilket kraftigt minskar de mänskliga och materiella kostnaderna för körprov.

Under de senaste åren har det obemannade körsystemet utvecklats snabbt.Vid obemannad körning används vanligtvis positioneringstekniken för RTK högprecisionspositionering och tröghetsnavigering kombinerad positionering, vilket kan uppnå hög positioneringsnoggrannhet i de flesta miljöer.

I körprovet körträning, såsom obemannade system, ofta antenner mäts med den externa formen, behovet av att arbeta frekvens, multi-frekvens antenn med flera system kan uppnå hög positioneringsnoggrannhet, flervägssignalen har viss hämning och bra miljö anpassningsförmåga, kan vara långvarig användning i utomhusmiljö utan att misslyckas.

1.2.4 UAV — UAV-antenn med hög precision

De senaste åren har uav-industrin utvecklats snabbt.Uav har använts i stor utsträckning inom jordbrukets växtskydd, kartläggning och kartläggning, kraftledningspatrullering och andra scenarier.I sådana scenarier kan endast utrustad med högprecisionsantenn säkerställa noggrannheten, effektiviteten och säkerheten för olika operationer.På grund av egenskaperna hos hög hastighet, lätt belastning och kort uthållighet hos uav fokuserar utformningen av uav-högprecisionsantenn huvudsakligen på vikt, storlek, strömförbrukning och andra faktorer, och realiserar bredbandsdesign så långt som möjligt under förutsättningen att säkerställa vikt och storlek.

2, GNSS-antennteknikstatus hemma och utomlands

2.1 Nuvarande status för utländsk högprecisionsantennteknik

Utländsk forskning om högprecisionsantenner startade tidigt, och en serie högprecisionsantennprodukter med bra prestanda har utvecklats, såsom GNSS 750-seriens chokeantenn från NoVatel, Zepryr-seriens antenn från Trimble, Leica AR25-antenn, etc., bland annat som det finns många antennformer med stor innovativ betydelse.Därför, i det förflutna under en lång tid, är Kinas högprecisionsantennmarknad utanför monopolet på utländska produkter.Men under de senaste tio åren, med ökningen av ett stort antal inhemska tillverkare, har utländska GNSS högprecisionsantennprestanda i princip ingen fördel, men de inhemska högprecisionstillverkarna började expandera marknaden till utlandet.

Dessutom har några nya GNSS-antenntillverkare också utvecklats under de senaste åren, såsom Maxtena, Tallysman, etc, vars produkter huvudsakligen är små GNSS-antenner som används för uav, fordon och andra system.Antennformen är vanligtvis mikrostripantenn med hög dielektricitetskonstant eller fyrarmad spiralantenn.I denna typ av antenndesignteknik har utländska tillverkare ingen fördel, inhemska och utländska produkter går in i en period av homogen konkurrens.

2.2 Nuvarande situation för inhemsk högprecisionsantennteknik

Under det senaste decenniet har ett antal inhemska tillverkare av högprecisionsantenn börjat växa och minskavelop, såsom Huaxin Antenna, Zhonghaida, Dingyao, Jiali Electronics, etc., som utvecklade en serie högprecisionsantennprodukter med oberoende immateriella rättigheter.

Till exempel, inom området för referensstationsantenn och inbyggd mätantenn, når HUaxins 3D-choke-antenn och full-netcom kombinerade antenn inte bara den internationella ledande prestandanivån, utan uppfyller också kraven från olika miljöapplikationer med hög tillförlitlighet, lång livslängd och mycket låg felfrekvens.

I branschen för fordon, uav och andra industrier har designtekniken för extern mätantenn och fyrarmad spiralantenn varit relativt mogen och har använts i stor utsträckning vid tillämpningen av körprovssystem, obemannad körning, uav och andra industrier, och har uppnått goda ekonomiska och sociala fördelar.

3. Nuvarande situation och utsikter för GNSS-antennmarknaden

Under 2018 nådde det totala produktionsvärdet för Kinas satellitnavigerings- och platsserviceindustri 301,6 miljarder YUAN, en ökning med 18,3 % jämfört med 2017 [2], och kommer att nå 400 miljarder yuan 2020;År 2019 var det totala värdet av den globala satellitnavigeringsmarknaden 150 miljarder euro och antalet GNSS-terminalanvändare nådde 6,4 miljarder.GNSS-industrin är en av få branscher som har stått emot den globala ekonomiska nedgången.Europeiska GNSS-byrån förutspår att den globala satellitnavigeringsmarknaden kommer att fördubblas till mer än 300 miljarder euro under det kommande decenniet, med antalet GNSS-terminaler att öka till 9,5 miljarder.

Global satellitnavigeringsmarknad, applicerad på vägtrafik, obemannade flygfordon inom områden som terminalutrustning är under de kommande 10 åren det snabbast växande segmentet på marknaden: intelligens, obemannat fordon är den viktigaste utvecklingsriktningen, framtidens vägfordons automatiserade körförmåga av fordonet måste vara utrustad med GNSS-antenn har hög precision, så den enorma efterfrågan på marknaden för GNSS-antenn automatisk körning.Med den kontinuerliga utvecklingen av Kinas jordbruksmodernisering kommer användningen av uav utrustad med högprecisionspositioneringsantenn, såsom växtskydds-uav, att fortsätta att öka.

4. Utvecklingstrend för GNSS-antenn med hög precision

Efter år av utveckling har olika tekniker för GNSS-högprecisionsantenner varit relativt mogna, men det finns fortfarande många riktningar att bryta:

1. Miniatyrisering: Miniatyriseringen av elektronisk utrustning är en evig utvecklingstrend, särskilt i applikationer som uav och handdatorer är efterfrågan på små antenner mer brådskande.Antennens prestanda kommer dock att minska efter miniatyriseringen.Hur man minskar antennstorleken samtidigt som man säkerställer den heltäckande prestandan är en viktig forskningsriktning för högprecisionsantennen.

2. Anti-multipath-teknologi: Anti-multipath-teknologin för GNSS-antenn inkluderar huvudsakligen choke coil-teknologi [3], artificiell elektromagnetisk materialteknik [4][5], etc. Men de har alla nackdelar som stor storlek, smalt band bredd och höga kostnader, och kan inte uppnå universell utformning.Därför är det nödvändigt att studera anti-multipath-tekniken med egenskaperna miniatyrisering och bredband för att möta olika applikationskrav.

3. Multifunktion: Nuförtiden är, förutom GNSS-antenn, mer än en kommunikationsantenn integrerad i olika enheter.Olika kommunikationssystem kan orsaka olika signalstörningar på GNSS-antenner, vilket påverkar normal satellitmottagning.Därför realiseras den integrerade designen av GNSS-antenn och kommunikationsantenn genom multifunktionsintegration, och interferenseffekten mellan antenner beaktas under konstruktionen, vilket kan förbättra integrationsgraden, förbättra de elektromagnetiska kompatibilitetsegenskaperna och förbättra prestandan hos hela maskinen.