Sa patuloy na pag-unlad at pagpapabuti ng satellite positioning technology, ang high-precision positioning technology ay inilapat sa lahat ng antas ng pamumuhay sa modernong buhay, tulad ng surveying at mapping, precision agriculture, uav, unmanned driving at iba pang larangan, high-precision positioning technology makikita kahit saan.Sa partikular, sa pagkumpleto ng network ng bagong henerasyon ng Beidou navigation satellite system at pagdating ng panahon ng 5G, ang patuloy na pag-unlad ng Beidou +5G ay inaasahang magsusulong ng aplikasyon ng high-precision positioning technology sa larangan ng pag-iiskedyul ng paliparan. , inspeksyon ng robot, pagmamanman ng sasakyan, pamamahala ng logistik at iba pang larangan.Ang pagsasakatuparan ng high precision positioning technology ay hindi mapaghihiwalay mula sa suporta ng high precision antenna, high precision algorithm at high precision board card.Pangunahing ipinakikilala ng papel na ito ang pagbuo at aplikasyon ng high precision antenna, katayuan ng teknolohiya at iba pa.

1. Pagbuo at paggamit ng GNSS high-precision antenna

1.1 High-precision na antenna

Sa FIELD ng GNSS, ang high-precision antenna ay isang uri ng antenna na may mga espesyal na kinakailangan para sa katatagan ng antenna phase center.Karaniwan itong pinagsama sa high-precision board upang mapagtanto ang mataas na precision positioning ng centimeter-level o millimeter-level.Sa disenyo ng high-precision antenna, karaniwang may mga espesyal na kinakailangan para sa mga sumusunod na indicator: lapad ng beam ng antenna, low elevation gain, non-roundness, roll drop coefficient, front at rear ratio, anti-multipath ability, atbp. Ang mga indicator na ito ay direkta o hindi direktang nakakaapekto sa katatagan ng phase center ng antena, at pagkatapos ay makakaapekto sa katumpakan ng pagpoposisyon.

1.2 Application at pag-uuri ng high-precision antenna

Ang high-precision na GNSS antenna ay unang ginamit sa larangan ng surveying at mapping para makamit ang static millimeter-level positioning accuracy sa proseso ng engineering lofting, topographic mapping at iba't ibang control survey.Sa pagiging mas mature ng high precision positioning technology, ang mataas na accuracy antenna ay unti-unting inilalapat sa parami nang parami, kabilang ang tuluy-tuloy na operasyon na reference station, deformation monitoring, earthquake monitoring, measurement of surveying and mapping, unmanned aerial vehicles (uavs), areas of precision agrikultura, awtomatikong pagmamaneho, pagmamaneho pagsubok sa pagmamaneho pagsasanay, engineering makinarya at iba pang mga pang-industriya na lugar, sa iba't ibang mga aplikasyon sa index na kinakailangan ng antena ay mayroon ding malinaw na pagkakaiba.

1.2.1 CORS system, deformation monitoring, seismic monitoring – reference station antenna

Ang mataas na katumpakan ng antenna ay gumagamit ng tuluy-tuloy na operasyon ng reference station, sa pamamagitan ng pangmatagalang pagmamasid para sa tumpak na impormasyon sa lokasyon, at sa pamamagitan ng sistema ng komunikasyon ng data sa real time na pagmamasid sa paghahatid ng data sa control center, ang error ng kinakalkula na lugar ng control center pagkatapos ng mga parameter ng pagwawasto upang mapahusay ang sistema ng lupa, at bituin sa waas mapahusay ang sistema, atbp, upang magpadala ng mga mensahe ng error sa rover (client), Sa wakas, ang gumagamit ay makakakuha ng tumpak na impormasyon ng coordinate [1].

Sa aplikasyon ng pagsubaybay sa pagpapapangit, pagsubaybay sa lindol at iba pa, dahil sa pangangailangan na tumpak na subaybayan ang dami ng pagpapapangit, ang pagtuklas ng maliit na pagpapapangit, upang mahulaan ang paglitaw ng mga natural na sakuna.

Samakatuwid, sa disenyo ng high-precision antenna para sa mga aplikasyon tulad ng tuluy-tuloy na operasyon ng reference station, deformation monitoring at seismic monitoring, ang unang pagsasaalang-alang ay ang mahusay nitong phase center stability at anti-multipath interference na kakayahan, upang makapagbigay ng real-time na tumpak impormasyon sa posisyon para sa iba't ibang pinahusay na sistema.Bilang karagdagan, upang makapagbigay ng maraming mga parameter ng pagwawasto ng satellite hangga't maaari, ang antenna ay dapat makatanggap ng maraming satellite hangga't maaari, apat na sistema ang buong frequency band ay naging karaniwang pagsasaayos.Sa ganitong uri ng aplikasyon, ang reference station antenna (reference station antenna) na sumasaklaw sa buong banda ng apat na sistema ay karaniwang ginagamit bilang observation antenna ng system.

1.2.2 Pagsusuri at pagmamapa – Built-in na antenna sa pagsurbey

Sa larangan ng pag-survey at pagmamapa, kinakailangang magdisenyo ng built-in na antenna ng surveying na madaling isama.Ang antenna ay karaniwang itinatayo sa tuktok ng RTK receiver upang makamit ang real-time at mataas na precision positioning sa larangan ng survey at pagmamapa.

Built-in na pagsukat ng saklaw ng antena sa pangunahing pagsasaalang-alang sa disenyo ng frequency stability, beam coverage, phase center, ang laki ng antenna, atbp., lalo na sa application ng network RTK, na isinama sa 4 g, bluetooth, WiFi lahat ng netcom built- sa pagsukat ng antenna ay unti-unting sinasakop ang pangunahing bahagi ng merkado, mula noong inilunsad ito noong 2016 ng karamihan ng mga tagagawa ng RTK receiver, Ito ay malawakang inilapat at na-promote.

1.2.3 Pagsubok sa pagmamaneho at pagsasanay sa pagmamaneho, pagmamaneho na walang sasakyan – panlabas na antenna sa pagsukat

Ang tradisyunal na sistema ng pagsubok sa pagmamaneho ay may maraming mga disadvantages, tulad ng malaking gastos sa pag-input, mataas na gastos sa pagpapatakbo at pagpapanatili, mahusay na epekto sa kapaligiran, mababang katumpakan, atbp. sa intelligent na pagsusuri, at ang katumpakan ng pagsusuri ay mataas, na lubos na binabawasan ang mga gastos ng tao at materyal ng pagsubok sa pagmamaneho.

Sa mga nagdaang taon, mabilis na umunlad ang sistema ng pagmamaneho ng walang sasakyan.Sa unmanned driving, kadalasang ginagamit ang positioning technology ng RTK high precision positioning at inertial navigation combined positioning, na maaaring makamit ang mataas na katumpakan sa pagpoposisyon sa karamihan ng mga kapaligiran.

Sa pagsasanay sa pagmamaneho sa pagsubok sa pagmamaneho, tulad ng mga unmanned system, kadalasang sinusukat ang antenna gamit ang panlabas na anyo, ang pangangailangan sa dalas ng trabaho, ang multi-frequency na antenna na may maraming sistema ay maaaring makamit ang mataas na katumpakan ng pagpoposisyon, ang multipath signal ay may tiyak na pagsugpo, at magandang kapaligiran. kakayahang umangkop, maaaring pang-matagalang paggamit sa panlabas na kapaligiran nang walang pagkabigo.

1.2.4 UAV — High-precision uav antenna

Sa mga nagdaang taon, mabilis na umunlad ang industriya ng uav.Ang Uav ay malawakang ginagamit sa proteksyon ng halamang pang-agrikultura, pagsusuri at pagmamapa, patrol ng linya ng kuryente at iba pang mga sitwasyon.Sa ganitong mga sitwasyon, tanging nilagyan ng high-precision antenna ang makakasigurado sa katumpakan, kahusayan at kaligtasan ng iba't ibang operasyon.Dahil sa mga katangian ng high speed, light load at maikling tibay ng uav, ang disenyo ng uav high-precision antenna ay pangunahing nakatuon sa timbang, laki, pagkonsumo ng kuryente at iba pang mga kadahilanan, at napagtatanto ang disenyo ng broadband hangga't maaari sa premise ng pagtiyak timbang at sukat.

2, GNSS antenna teknolohiya katayuan sa tahanan at sa ibang bansa

2.1 Kasalukuyang katayuan ng dayuhang high-precision na teknolohiya ng antenna

Ang dayuhang pananaliksik sa high-precision antenna ay nagsimula nang maaga, at isang serye ng mga high-precision antenna na produkto na may mahusay na pagganap ay binuo, tulad ng GNSS 750 series choke antenna ng NoVatel, Zepryr series antenna ng Trimble, Leica AR25 antenna, atbp., kasama kung saan mayroong maraming mga antenna form na may mahusay na makabagong kahalagahan.Samakatuwid, sa nakalipas na mahabang panahon, ang high-precision antenna market ng China ay wala sa monopolyo ng mga dayuhang produkto.Gayunpaman, sa nakalipas na sampung taon, sa pagtaas ng isang malaking bilang ng mga domestic tagagawa, ang dayuhang GNSS high-precision antenna performance ay karaniwang walang kalamangan, ngunit ang domestic high-precision na mga tagagawa ay nagsimulang palawakin ang merkado sa mga dayuhang bansa.

Bilang karagdagan, ang ilang mga bagong tagagawa ng GNSS antenna ay binuo din sa mga nakaraang taon, tulad ng Maxtena, Tallysman, atbp., na ang mga produkto ay pangunahing maliliit na GNSS antenna na ginagamit para sa uav, sasakyan at iba pang mga sistema.Ang antenna form ay karaniwang microstrip antenna na may mataas na dielectric constant o apat na braso na spiral antenna.Sa ganitong uri ng teknolohiya ng disenyo ng antena, ang mga dayuhang tagagawa ay walang kalamangan, ang mga domestic at dayuhang produkto ay pumapasok sa panahon ng homogenous na kumpetisyon.

2.2 Kasalukuyang sitwasyon ng domestic high-precision antenna technology

Sa nakalipas na dekada, ang isang bilang ng mga domestic high-precision antenna manufacturers ay nagsimulang lumaki at develop, tulad ng Huaxin Antenna, Zhonghaida, Dingyao, Jiali Electronics, atbp., na bumuo ng isang serye ng mga high-precision na produkto ng antenna na may independiyenteng mga karapatan sa intelektwal na ari-arian.

Halimbawa, sa larangan ng reference station antenna at built-in na measurement antenna, ang HUaxin's 3D choke antenna at full-netcom combined antenna ay hindi lamang umabot sa internasyonal na nangungunang antas ng pagganap, ngunit nakakatugon din sa mga kinakailangan ng iba't ibang mga application sa kapaligiran na may mataas na pagiging maaasahan, mahabang buhay ng serbisyo at napakababang rate ng pagkabigo.

Sa industriya ng sasakyan, uav at iba pang mga industriya, ang teknolohiya ng disenyo ng panlabas na pagsukat ng antenna at apat na braso na spiral antenna ay medyo mature na, at malawakang ginagamit sa aplikasyon ng sistema ng pagsubok sa pagmamaneho, unmanned driving, uav at iba pang industriya, at nakamit ang magandang pang-ekonomiya at panlipunang benepisyo.

3. Kasalukuyang sitwasyon at inaasam-asam ng GNSS antenna market

Noong 2018, ang kabuuang halaga ng output ng satellite navigation at industriya ng serbisyo sa lokasyon ng China ay umabot sa 301.6 bilyong YUAN, tumaas ng 18.3% kumpara noong 2017 [2], at aabot sa 400 bilyong yuan sa 2020;Noong 2019, ang kabuuang halaga ng pandaigdigang satellite navigation market ay 150 bilyong euro, at ang bilang ng mga gumagamit ng terminal ng GNSS ay umabot sa 6.4 bilyon.Ang industriya ng GNSS ay isa sa ilang mga industriya na bumagsak sa pandaigdigang pagbagsak ng ekonomiya.Ang European GNSS Agency ay nagtataya na ang pandaigdigang satellite navigation market ay doble sa higit sa 300 bilyong euro sa susunod na dekada, na ang bilang ng mga GNSS terminal ay tataas sa 9.5 bilyon.

Global satellite navigation market, inilapat sa trapiko sa kalsada, unmanned aerial vehicles sa mga lugar tulad ng terminal equipment sa susunod na 10 taon ang pinakamabilis na lumalagong segment ng market: intelligence, unmanned vehicle ay ang pangunahing direksyon ng pag-unlad, ang hinaharap na sasakyan sa kalsada ay awtomatikong pagmamaneho na kakayahan ng sasakyan ay dapat na nilagyan ng GNSS antenna ay may mataas na katumpakan, kaya ang malaking pangangailangan sa merkado para sa GNSS antenna awtomatikong pagmamaneho.Sa patuloy na pag-unlad ng modernisasyon ng agrikultura ng China, ang paggamit ng uav na nilagyan ng high-precision positioning antenna, tulad ng plant protection uav, ay patuloy na tataas.

4. Pag-unlad ng trend ng GNSS high-precision antenna

Pagkatapos ng mga taon ng pag-unlad, ang iba't ibang mga teknolohiya ng GNSS high-precision antenna ay medyo mature na, ngunit marami pa ring direksyon na dapat sirain:

1. Miniaturization: Ang miniaturization ng mga elektronikong kagamitan ay isang walang hanggang trend ng pag-unlad, lalo na sa mga application tulad ng uav at handheld, ang pangangailangan para sa maliit na laki ng antenna ay mas kagyat.Gayunpaman, ang pagganap ng antenna ay mababawasan pagkatapos ng miniaturization.Paano bawasan ang laki ng antenna habang tinitiyak na ang komprehensibong pagganap ay isang mahalagang direksyon ng pananaliksik ng high-precision na antenna.

2. Anti-multipath na teknolohiya: Ang anti-multipath na teknolohiya ng GNSS antenna ay pangunahing kinabibilangan ng choke coil technology [3], artipisyal na electromagnetic material technology [4][5], atbp. Gayunpaman, lahat sila ay may mga disadvantages tulad ng malaking sukat, makitid na banda lapad at mataas na gastos, at hindi makakamit ang unibersal na disenyo.Samakatuwid, kinakailangang pag-aralan ang teknolohiyang anti-multipath na may mga katangian ng miniaturization at broadband upang matugunan ang iba't ibang mga kinakailangan sa aplikasyon.

3. Multi-function: Sa ngayon, bilang karagdagan sa GNSS antenna, higit sa isang communication antenna ang isinama sa iba't ibang device.Ang iba't ibang sistema ng komunikasyon ay maaaring magdulot ng iba't ibang signal interference sa GNSS antenna, na nakakaapekto sa normal na pagtanggap ng satellite.Samakatuwid, ang pinagsamang disenyo ng GNSS antenna at komunikasyon antenna ay natanto sa pamamagitan ng multi-function integration, at ang interference effect sa pagitan ng mga antenna ay isinasaalang-alang sa panahon ng disenyo, na maaaring mapabuti ang integration degree, mapabuti ang mga katangian ng electromagnetic compatibility at mapabuti ang pagganap ng ang buong makina.