Med den kontinuerlige udvikling og forbedring af satellitpositioneringsteknologi er højpræcisionspositioneringsteknologi blevet anvendt til alle samfundslag i det moderne liv, såsom opmåling og kortlægning, præcisionslandbrug, uav, ubemandet kørsel og andre områder, højpræcisionspositioneringsteknologi kan ses overalt.Især med færdiggørelsen af ​​netværket af den nye generation af Beidou navigationssatellitsystem og fremkomsten af ​​5G-æraen forventes den fortsatte udvikling af Beidou +5G at fremme anvendelsen af ​​højpræcisionspositioneringsteknologi inden for lufthavnsplanlægning , robotinspektion, køretøjsovervågning, logistikstyring og andre områder.Realiseringen af ​​højpræcisionspositioneringsteknologi er uadskillelig fra støtten af ​​højpræcisionsantenne, højpræcisionsalgoritme og højpræcisionskortkort.Dette papir introducerer hovedsageligt udvikling og anvendelse af højpræcisionsantenner, teknologistatus og så videre.

1. Udvikling og anvendelse af GNSS højpræcisionsantenne

1.1 Højpræcisionsantenne

På GNSS-OMRÅDET er højpræcisionsantenne en slags antenne, som har særlige krav til stabiliteten af ​​antennens fasecenter.Det er normalt kombineret med højpræcisionstavle for at realisere højpræcisionspositionering af centimeter-niveau eller millimeter-niveau.Ved design af højpræcisionsantenne stilles der normalt særlige krav til følgende indikatorer: antennestrålebredde, lav højdeforstærkning, ikke-rundhed, rulningsfaldskoefficient, for- og bagforhold, anti-multipath-evne osv. Disse indikatorer vil direkte eller indirekte påvirke antennens fasecenterstabilitet og derefter påvirke positioneringsnøjagtigheden.

1.2 Anvendelse og klassificering af højpræcisionsantenne

GNSS-antennen med høj præcision blev oprindeligt brugt inden for opmåling og kortlægning for at opnå statisk positioneringsnøjagtighed på millimeterniveau i processen med konstruktion af lofting, topografisk kortlægning og forskellige kontrolundersøgelser.Med højpræcisionspositioneringsteknologi, der bliver mere moden, anvendes højpræcisionsantennen gradvist på flere og flere områder, herunder kontinuerlig drift referencestation, deformationsovervågning, jordskælvsovervågning, måling af opmåling og kortlægning, ubemandede luftfartøjer (uavs), præcisionsområder landbrug, automatisk kørsel, køreprøve køretræning, tekniske maskiner og andre industrielle områder, i forskellige applikationer til indekskravet til antennen har også den åbenlyse forskel.

1.2.1 CORS-system, deformationsovervågning, seismisk overvågning – referencestationsantenne

Høj nøjagtighed antenne brugt kontinuerlig drift referencestation, gennem langsigtet observation for nøjagtig placeringsinformation, og gennem datakommunikationssystemet i realtid observationsdatatransmission til kontrolcenteret, fejlen i det beregnede kontrolcenterområde efter korrektionsparametre for at forbedre system af jord, og stjerne i waas forbedre system, etc., for at sende fejlmeddelelser til rover (klient), Endelig kan brugeren få nøjagtige koordinatoplysninger [1].

Ved anvendelse af deformationsovervågning, jordskælvsovervågning og så videre, på grund af behovet for nøjagtigt at overvåge mængden af ​​deformation, påvisning af små deformationer, for at forudsige forekomsten af ​​naturkatastrofer.

Derfor, i designet af højpræcisionsantenne til applikationer såsom referencestationer for kontinuerlig drift, deformationsovervågning og seismisk overvågning, skal den første overvejelse være dens fremragende fasecenterstabilitet og anti-multipath interferensevne, for at give nøjagtige realtidspunkter positionsoplysninger for forskellige forbedrede systemer.Derudover, for at give så mange satellitkorrektionsparametre som muligt, skal antennen modtage så mange satellitter som muligt, fire system fuld frekvensbånd er blevet standardkonfiguration.I denne form for applikation bruges referencestationsantenne (referencestationsantenne), der dækker hele båndet af fire systemer, sædvanligvis som systemets observationsantenne.

1.2.2 Opmåling og kortlægning – Indbygget opmålingsantenne

Inden for opmåling og kortlægning er det nødvendigt at designe en indbygget opmålingsantenne, der er nem at integrere.Antennen er normalt indbygget i toppen af ​​RTK-modtageren for at opnå positionering i realtid og høj præcision inden for opmåling og kortlægning.

Indbygget måleantennedækning i hovedhensynet i design af frekvensstabilitet, stråledækning, fasecenter, antennestørrelsen osv., især med anvendelse af netværk RTK, integreret med 4 g, bluetooth, WiFi alle netcom indbygget- i måling antenner gradvist indtager den største markedsandel, siden den blev lanceret i 2016 af flertallet af RTK-modtagerproducenter, er den blevet bredt anvendt og promoveret.

1.2.3 Køreprøve og køretræning, ubemandet kørsel – ekstern måleantenne

Det traditionelle køreprøvesystem har mange ulemper, såsom store inputomkostninger, høje drifts- og vedligeholdelsesomkostninger, stor miljøbelastning, lav nøjagtighed osv. Efter anvendelse af højpræcisionsantenne i køreprøvesystemet skifter systemet fra manuel evaluering til intelligent evaluering, og evalueringsnøjagtigheden er høj, hvilket i høj grad reducerer de menneskelige og materielle omkostninger ved køreprøven.

I de senere år har ubemandet køresystem udviklet sig hurtigt.Ved ubemandet kørsel anvendes normalt positioneringsteknologien for RTK højpræcisionspositionering og kombineret positionering med inerti-navigation, hvilket kan opnå høj positioneringsnøjagtighed i de fleste miljøer.

I køreprøven køretræning, såsom ubemandede systemer, måles ofte antennen med den eksterne form, behovet for at arbejde frekvens, multi-frekvens antenne med flere systemer kan opnå høj positioneringsnøjagtighed, multipath-signalet har en vis hæmning og gode miljømæssige tilpasningsevne, kan være langvarig brug i udendørs miljø uden fejl.

1.2.4 UAV — UAV-antenne med høj præcision

I de senere år har uav-industrien udviklet sig hurtigt.Uav er blevet meget brugt i landbrugets plantebeskyttelse, opmåling og kortlægning, elledningspatruljering og andre scenarier.I sådanne scenarier kan kun udstyret med højpræcisionsantenne sikre nøjagtigheden, effektiviteten og sikkerheden ved forskellige operationer.På grund af egenskaberne ved høj hastighed, let belastning og kort udholdenhed af uav, fokuserer designet af uav højpræcisionsantenne hovedsageligt på vægt, størrelse, strømforbrug og andre faktorer og realiserer bredbåndsdesign så vidt muligt ud fra den forudsætning at sikre vægt og størrelse.

2, GNSS-antenneteknologistatus i ind- og udland

2.1 Aktuel status for udenlandsk højpræcisionsantenneteknologi

Udenlandsk forskning i højpræcisionsantenne startede tidligt, og der er udviklet en række højpræcisionsantenneprodukter med god ydeevne, såsom GNSS 750-seriens chokerantenne fra NoVatel, Zepryr-seriens antenne fra Trimble, Leica AR25-antenne osv. som der findes mange antenneformer med stor innovativ betydning.Derfor, i fortiden i en lang periode, Kinas højpræcision antenne marked er ude af monopolet på udenlandske produkter.Men i de seneste ti år, med fremkomsten af ​​et stort antal indenlandske producenter, har udenlandske GNSS højpræcisionsantenneydelser dybest set ingen fordele, men de indenlandske højpræcisionsproducenter begyndte at udvide markedet til udlandet.

Derudover har nogle nye GNSS-antenneproducenter også udviklet sig i de senere år, såsom Maxtena, Tallysman osv., hvis produkter hovedsageligt er små GNSS-antenner, der bruges til uav-, køretøjs- og andre systemer.Antenneformen er normalt mikrostripantenne med høj dielektrisk konstant eller firearms spiralantenne.I denne form for antennedesignteknologi har udenlandske producenter ingen fordele, indenlandske og udenlandske produkter går ind i perioden med homogen konkurrence.

2.2 Nuværende situation for indenlandsk højpræcisionsantenneteknologi

I det sidste årti begyndte en række indenlandske højpræcisionsantenneproducenter at vokse og develop, såsom Huaxin Antenna, Zhonghaida, Dingyao, Jiali Electronics osv., som udviklede en række højpræcisionsantenneprodukter med uafhængige intellektuelle ejendomsrettigheder.

For eksempel inden for referencestationsantenne og indbygget måleantenne når HUaxins 3D-choke-antenne og fuld-netcom-kombinerede antenne ikke kun det internationale førende ydeevneniveau, men opfylder også kravene til forskellige miljøapplikationer med høj pålidelighed, lang levetid og meget lav fejlrate.

I industrien for køretøjer, uav og andre industrier har designteknologien til ekstern måleantenne og firearms spiralantenne været relativt moden og har været meget udbredt i anvendelsen af ​​køreprøvesystem, ubemandet kørsel, uav og andre industrier, og har opnået gode økonomiske og sociale fordele.

3. Nuværende situation og udsigt til GNSS-antennemarkedet

I 2018 nåede den samlede outputværdi af Kinas satellitnavigations- og lokationsserviceindustri 301,6 milliarder YUAN, en stigning på 18,3% sammenlignet med 2017 [2], og vil nå 400 milliarder yuan i 2020;I 2019 var den samlede værdi af det globale satellitnavigationsmarked 150 milliarder euro, og antallet af GNSS-terminalbrugere nåede 6,4 milliarder.GNSS-industrien er en af ​​de få industrier, der har modstået den globale økonomiske nedtur.Det europæiske GNSS-agentur forudser, at det globale satellitnavigationsmarked vil fordobles til mere end 300 milliarder euro i det næste årti, hvor antallet af GNSS-terminaler stiger til 9,5 milliarder.

Globalt satellitnavigationsmarked, anvendt på vejtrafik, ubemandede luftfartøjer i områder som terminaludstyr er i de næste 10 år det hurtigst voksende segment af markedet: intelligens, ubemandet køretøj er den vigtigste udviklingsretning, fremtidens vejkøretøjers automatiserede køreevne af køretøjet skal være udstyret med GNSS antenne har høj præcision, så den enorme markedsefterspørgsel efter GNSS antenne automatisk kørsel.Med den fortsatte udvikling af Kinas landbrugsmodernisering vil brugen af ​​uav udstyret med højpræcisionspositioneringsantenne, såsom plantebeskyttelses-uav, fortsætte med at stige.

4. Udviklingstendens af GNSS højpræcisionsantenne

Efter års udvikling har forskellige teknologier af GNSS højpræcisionsantenner været relativt modne, men der er stadig mange retninger, der skal brydes:

1. Miniaturisering: Miniaturisering af elektronisk udstyr er en evig udviklingstendens, især i applikationer som uav og håndholdte, er efterspørgslen efter små antenner mere presserende.Imidlertid vil antennens ydeevne blive reduceret efter miniaturiseringen.Hvordan man reducerer antennestørrelsen og samtidig sikrer den omfattende ydeevne er en vigtig forskningsretning for højpræcisionsantennen.

2. Anti-multipath-teknologi: Anti-multipath-teknologien for GNSS-antenner omfatter hovedsageligt choker-spoleteknologi [3], kunstig elektromagnetisk materialeteknologi [4][5] osv. De har dog alle ulemper såsom stor størrelse, smalbånd bredde og høje omkostninger, og kan ikke opnå universelt design.Derfor er det nødvendigt at studere anti-multipath-teknologien med egenskaberne miniaturisering og bredbånd for at opfylde forskellige applikationskrav.

3. Multifunktion: I dag er der udover GNSS-antenne integreret mere end én kommunikationsantenne i forskellige enheder.Forskellige kommunikationssystemer kan forårsage forskellig signalinterferens til GNSS-antennen, hvilket påvirker normal satellitmodtagelse.Derfor er det integrerede design af GNSS-antenne og kommunikationsantenne realiseret gennem multifunktionsintegration, og interferenseffekten mellem antenner tages i betragtning under designet, hvilket kan forbedre integrationsgraden, forbedre de elektromagnetiske kompatibilitetskarakteristika og forbedre ydeevnen af hele maskinen.