Con el continuo desarrollo y mejora de la tecnología de posicionamiento por satélite, la tecnología de posicionamiento de alta precisión se ha aplicado a todos los ámbitos de la vida moderna, como topografía y cartografía, agricultura de precisión, vehículos aéreos no tripulados, conducción no tripulada y otros campos, tecnología de posicionamiento de alta precisión. se puede ver en todas partes.En particular, con la finalización de la red de la nueva generación del sistema de navegación por satélite Beidou y el advenimiento de la era 5G, se espera que el desarrollo continuo de Beidou +5G promueva la aplicación de tecnología de posicionamiento de alta precisión en los campos de la programación aeroportuaria. , inspección de robots, monitoreo de vehículos, gestión logística y otros campos.La realización de la tecnología de posicionamiento de alta precisión es inseparable del soporte de una antena de alta precisión, un algoritmo de alta precisión y una tarjeta de placa de alta precisión.Este artículo presenta principalmente el desarrollo y la aplicación de antenas de alta precisión, el estado de la tecnología, etc.

1. Desarrollo y aplicación de antena GNSS de alta precisión.

1.1 Antena de alta precisión

En el CAMPO de GNSS, la antena de alta precisión es un tipo de antena que tiene requisitos especiales para la estabilidad del centro de fase de la antena.Generalmente se combina con un tablero de alta precisión para realizar el posicionamiento de alta precisión a nivel de centímetros o milímetros.En el diseño de una antena de alta precisión, normalmente existen requisitos especiales para los siguientes indicadores: ancho del haz de la antena, baja ganancia de elevación, no redondez, coeficiente de caída del balanceo, relación delantera y trasera, capacidad anti-trayectoria múltiple, etc. Afecta directa o indirectamente la estabilidad del centro de fase de la antena y luego afecta la precisión del posicionamiento.

1.2 Aplicación y clasificación de antenas de alta precisión.

La antena GNSS de alta precisión se utilizó inicialmente en el campo de la topografía y la cartografía para lograr una precisión de posicionamiento estático a nivel milimétrico en el proceso de elevación de ingeniería, cartografía topográfica y diversos estudios de control.Con la tecnología de posicionamiento de alta precisión cada vez más madura, la antena de alta precisión se aplica gradualmente en más y más campos, incluyendo estaciones de referencia de operación continua, monitoreo de deformaciones, monitoreo de terremotos, medición de topografía y mapeo, vehículos aéreos no tripulados (UAV), áreas de precisión. agricultura, conducción automática, prueba de manejo, capacitación en conducción, maquinaria de ingeniería y otras áreas industriales, en diferentes aplicaciones, el requisito de índice de la antena también tiene la diferencia obvia.

1.2.1 Sistema CORS, monitoreo de deformaciones, monitoreo sísmico – antena de estación de referencia

La antena de alta precisión utilizó una estación de referencia de operación continua, a través de observación a largo plazo para obtener información de ubicación precisa y a través del sistema de comunicación de datos en tiempo real, transmisión de datos de observación al centro de control, el error del área del centro de control calculado después de los parámetros de corrección para mejorar el sistema de suelo y estrella en el sistema de mejora waas, etc., para enviar mensajes de error al rover (cliente). Finalmente, el usuario puede obtener información de coordenadas precisa [1].

En la aplicación de monitoreo de deformaciones, monitoreo de terremotos, etc., debido a la necesidad de monitorear con precisión la cantidad de deformación, la detección de pequeñas deformaciones, a fin de predecir la ocurrencia de desastres naturales.

Por lo tanto, en el diseño de antenas de alta precisión para aplicaciones como estaciones de referencia de operación continua, monitoreo de deformaciones y monitoreo sísmico, la primera consideración debe ser su excelente estabilidad del centro de fase y su capacidad de interferencia anti-multipath, para proporcionar precisión en tiempo real. información de posición para varios sistemas mejorados.Además, para proporcionar tantos parámetros de corrección de satélite como sea posible, la antena debe recibir tantos satélites como sea posible; la banda de frecuencia completa de cuatro sistemas se ha convertido en la configuración estándar.En este tipo de aplicación, normalmente se utiliza como antena de observación del sistema una antena de estación de referencia (antena de estación de referencia) que cubre toda la banda de cuatro sistemas.

1.2.2 Topografía y cartografía: antena topográfica incorporada

En el campo de la topografía y la cartografía, es necesario diseñar una antena topográfica incorporada que sea fácil de integrar.La antena suele estar integrada en la parte superior del receptor RTK para lograr un posicionamiento en tiempo real y de alta precisión en el campo de la topografía y la cartografía.

La cobertura de la antena de medición incorporada es la consideración principal en el diseño de la estabilidad de la frecuencia, la cobertura del haz, el centro de fase, el tamaño de la antena, etc., especialmente con la aplicación de la red RTK, integrada con 4 g, bluetooth, WiFi, todo netcom integrado. En la medición de antenas ocupa gradualmente la principal cuota de mercado, desde que fue lanzada en 2016 por la mayoría de los fabricantes de receptores RTK, se ha aplicado y promocionado ampliamente.

1.2.3 Examen de conducción y formación de conducción, conducción no tripulada – antena de medición externa

El sistema de prueba de manejo tradicional tiene muchas desventajas, como un alto costo de insumos, alto costo de operación y mantenimiento, gran impacto ambiental, baja precisión, etc. Después de la aplicación de una antena de alta precisión en el sistema de prueba de manejo, el sistema cambia de evaluación manual a la evaluación inteligente, y la precisión de la evaluación es alta, lo que reduce en gran medida los costos humanos y materiales del examen de conducción.

En los últimos años, los sistemas de conducción no tripulados se han desarrollado rápidamente.En la conducción no tripulada, generalmente se adopta la tecnología de posicionamiento de alta precisión RTK y posicionamiento combinado de navegación inercial, que puede lograr una alta precisión de posicionamiento en la mayoría de los entornos.

En el entrenamiento de manejo para pruebas de manejo, como los sistemas no tripulados, a menudo la antena se mide con la forma externa, la necesidad de trabajar en frecuencia, la antena multifrecuencia con múltiples sistemas puede lograr una alta precisión de posicionamiento, la señal de trayectoria múltiple tiene cierta inhibición y buen ambiente. Adaptabilidad, puede usarse a largo plazo en ambientes exteriores sin fallas.

1.2.4 UAV: ​​antena uav de alta precisión

En los últimos años, la industria de los vehículos aéreos no tripulados se ha desarrollado rápidamente.Los vehículos aéreos no tripulados se han utilizado ampliamente en la protección de plantas agrícolas, topografía y cartografía, patrullaje de líneas eléctricas y otros escenarios.En tales escenarios, sólo estar equipado con una antena de alta precisión puede garantizar la precisión, eficiencia y seguridad de diversas operaciones.Debido a las características de alta velocidad, carga liviana y corta resistencia del uav, el diseño de la antena de alta precisión del uav se centra principalmente en el peso, el tamaño, el consumo de energía y otros factores, y realiza el diseño de banda ancha en la medida de lo posible bajo la premisa de garantizar peso y tamaño.

2, estado de la tecnología de antena GNSS en el país y en el extranjero

2.1 Estado actual de la tecnología de antenas extranjeras de alta precisión

La investigación extranjera sobre antenas de alta precisión comenzó temprano y se han desarrollado una serie de productos de antenas de alta precisión con buen rendimiento, como la antena estranguladora serie GNSS 750 de NoVatel, la antena serie Zepryr de Trimble, la antena Leica AR25, etc., entre otras. donde existen muchas formas de antena con un gran significado innovador.Por lo tanto, durante un largo período de tiempo, el mercado de antenas de alta precisión de China estuvo fuera del monopolio de los productos extranjeros.Sin embargo, en los últimos diez años, con el aumento de un gran número de fabricantes nacionales, el rendimiento de las antenas GNSS de alta precisión extranjeras básicamente no tiene ninguna ventaja, pero los fabricantes nacionales de alta precisión comenzaron a expandir el mercado a países extranjeros.

Además, en los últimos años también se han desarrollado algunos nuevos fabricantes de antenas GNSS, como Maxtena, Tallysman, etc., cuyos productos son principalmente pequeñas antenas GNSS utilizadas para uav, vehículos y otros sistemas.La forma de la antena suele ser una antena de microcinta con una constante dieléctrica alta o una antena en espiral de cuatro brazos.En este tipo de tecnología de diseño de antenas, los fabricantes extranjeros no tienen ninguna ventaja y los productos nacionales y extranjeros están entrando en un período de competencia homogénea.

2.2 Situación actual de la tecnología nacional de antenas de alta precisión.

En la última década, varios fabricantes nacionales de antenas de alta precisión comenzaron a crecer y desarrollarse.velop, como Huaxin Antenna, Zhonghaida, Dingyao, Jiali Electronics, etc., que desarrollaron una serie de productos de antenas de alta precisión con derechos de propiedad intelectual independientes.

Por ejemplo, en el campo de la antena de estación de referencia y la antena de medición incorporada, la antena de estrangulación 3D y la antena combinada full-netcom de HUaxin no solo alcanzan el nivel líder internacional de rendimiento, sino que también cumplen con los requisitos de diversas aplicaciones ambientales con alta confiabilidad. larga vida útil y muy baja tasa de fallas.

En la industria de vehículos, vehículos aéreos no tripulados y otras industrias, la tecnología de diseño de antenas de medición externas y antenas en espiral de cuatro brazos ha sido relativamente madura y se ha utilizado ampliamente en la aplicación de sistemas de prueba de conducción, conducción no tripulada, vehículos aéreos no tripulados y otras industrias. y ha logrado buenos beneficios económicos y sociales.

3. Situación actual y perspectivas del mercado de antenas GNSS.

En 2018, el valor de producción total de la industria de servicios de localización y navegación por satélite de China alcanzó los 301.600 millones de yuanes, un 18,3 % más que en 2017 [2], y alcanzará los 400.000 millones de yuanes en 2020;En 2019, el valor total del mercado mundial de la navegación por satélite fue de 150 mil millones de euros y el número de usuarios de terminales GNSS alcanzó los 6,4 mil millones.La industria GNSS es una de las pocas industrias que ha resistido la crisis económica mundial.La Agencia Europea del GNSS pronostica que el mercado mundial de la navegación por satélite se duplicará hasta alcanzar más de 300 mil millones de euros en la próxima década, y que el número de terminales GNSS aumentará a 9,5 mil millones.

El mercado mundial de navegación por satélite, aplicado al tráfico por carretera, los vehículos aéreos no tripulados en áreas como los equipos terminales es en los próximos 10 años el segmento de mercado de más rápido crecimiento: la inteligencia, los vehículos no tripulados son la principal dirección de desarrollo, la capacidad de conducción automatizada de los futuros vehículos de carretera del vehículo debe estar equipado con una antena GNSS que tenga una alta precisión, por lo que la enorme demanda del mercado de conducción automática con antena GNSS.Con el continuo desarrollo de la modernización agrícola de China, el uso de vehículos aéreos no tripulados equipados con antenas de posicionamiento de alta precisión, como los vehículos aéreos no tripulados fitosanitarios, seguirá aumentando.

4. Tendencia de desarrollo de la antena GNSS de alta precisión

Después de años de desarrollo, varias tecnologías de antenas GNSS de alta precisión están relativamente maduras, pero aún quedan muchas direcciones por recorrer:

1. Miniaturización: La miniaturización de los equipos electrónicos es una tendencia de desarrollo eterna, especialmente en aplicaciones como uav y portátiles, la demanda de antenas de pequeño tamaño es más urgente.Sin embargo, el rendimiento de la antena se reducirá después de la miniaturización.Cómo reducir el tamaño de la antena y al mismo tiempo garantizar el rendimiento integral es una dirección de investigación importante de la antena de alta precisión.

2. Tecnología anti-trayectoria múltiple: la tecnología anti-trayectoria múltiple de la antena GNSS incluye principalmente tecnología de bobina de estrangulamiento [3], tecnología de material electromagnético artificial [4] [5], etc. Sin embargo, todas tienen desventajas como gran tamaño y banda estrecha. ancho y alto costo, y no pueden lograr un diseño universal.Por lo tanto, es necesario estudiar la tecnología anti-multipath con las características de miniaturización y banda ancha para cumplir con diversos requisitos de aplicación.

3. Multifunción: Hoy en día, además de la antena GNSS, se integra más de una antena de comunicación en varios dispositivos.Diferentes sistemas de comunicación pueden causar diversas interferencias en la señal de la antena GNSS, afectando la recepción normal del satélite.Por lo tanto, el diseño integrado de la antena GNSS y la antena de comunicación se realiza mediante la integración multifunción, y el efecto de interferencia entre antenas se tiene en cuenta durante el diseño, lo que puede mejorar el grado de integración, mejorar las características de compatibilidad electromagnética y mejorar el rendimiento de toda la máquina.