Con il continuo sviluppo e miglioramento della tecnologia di posizionamento satellitare, la tecnologia di posizionamento ad alta precisione è stata applicata a tutti gli aspetti della vita moderna, come rilevamento e mappatura, agricoltura di precisione, UAV, guida senza pilota e altri campi, tecnologia di posizionamento ad alta precisione può essere visto ovunque.In particolare, con il completamento della rete della nuova generazione del sistema satellitare di navigazione Beidou e l'avvento dell'era 5G, si prevede che il continuo sviluppo di Beidou +5G favorirà l'applicazione della tecnologia di posizionamento ad alta precisione nei campi della programmazione aeroportuale , ispezione robot, monitoraggio veicoli, gestione logistica e altri campi.La realizzazione della tecnologia di posizionamento ad alta precisione è inseparabile dal supporto di un'antenna ad alta precisione, di un algoritmo ad alta precisione e di una scheda di alta precisione.Questo documento introduce principalmente lo sviluppo e l'applicazione di antenne ad alta precisione, lo stato della tecnologia e così via.

1. Sviluppo e applicazione di antenne GNSS ad alta precisione

1.1 Antenna ad alta precisione

Nel CAMPO del GNSS, l'antenna ad alta precisione è un tipo di antenna che ha requisiti speciali per la stabilità del centro di fase dell'antenna.Di solito è combinato con una scheda ad alta precisione per realizzare il posizionamento ad alta precisione a livello centimetrico o millimetrico.Nella progettazione di un'antenna ad alta precisione, di solito ci sono requisiti speciali per i seguenti indicatori: larghezza del fascio dell'antenna, basso guadagno di elevazione, non rotondità, coefficiente di caduta del rollio, rapporto anteriore e posteriore, capacità anti-multipercorso, ecc. Questi indicatori saranno influenzare direttamente o indirettamente la stabilità del centro di fase dell'antenna e quindi influenzare la precisione del posizionamento.

1.2 Applicazione e classificazione dell'antenna ad alta precisione

L'antenna GNSS ad alta precisione è stata inizialmente utilizzata nel campo del rilevamento e della mappatura per ottenere una precisione di posizionamento statica a livello millimetrico nel processo di lofting ingegneristico, mappatura topografica e vari rilievi di controllo.Con la tecnologia di posizionamento ad alta precisione che diventa sempre più matura, l'antenna ad alta precisione viene gradualmente applicata in sempre più campi, tra cui stazioni di riferimento a funzionamento continuo, monitoraggio delle deformazioni, monitoraggio dei terremoti, misurazione di rilievi e mappature, veicoli aerei senza equipaggio (UAV), aree di precisione Anche l'agricoltura, la guida automatica, l'addestramento all'esame di guida, l'ingegneria meccanica e altri settori industriali, in diverse applicazioni per i requisiti dell'indice dell'antenna presentano anche un'ovvia differenza.

1.2.1 Sistema CORS, monitoraggio deformativo, monitoraggio sismico – antenna della stazione di riferimento

L'antenna ad alta precisione utilizzava una stazione di riferimento a funzionamento continuo, attraverso l'osservazione a lungo termine per informazioni precise sulla posizione e attraverso il sistema di comunicazione dati nella trasmissione dei dati di osservazione in tempo reale al centro di controllo, l'errore dell'area calcolata del centro di controllo dopo i parametri di correzione per migliorare la sistema del suolo e stella nel sistema di potenziamento WAAS, ecc., per inviare messaggi di errore al rover (cliente). Infine, l'utente può ottenere informazioni precise sulle coordinate [1].

Nell'applicazione del monitoraggio della deformazione, del monitoraggio dei terremoti e così via, a causa della necessità di monitorare accuratamente la quantità di deformazione, il rilevamento di piccole deformazioni, in modo da prevedere il verificarsi di disastri naturali.

Pertanto, nella progettazione di un'antenna ad alta precisione per applicazioni quali stazioni di riferimento a funzionamento continuo, monitoraggio della deformazione e monitoraggio sismico, la prima considerazione deve essere l'eccellente stabilità del centro di fase e la capacità di interferenza anti-multipath, in modo da fornire informazioni accurate in tempo reale informazioni sulla posizione per vari sistemi avanzati.Inoltre, per fornire il maggior numero possibile di parametri di correzione satellitare, l'antenna deve ricevere il maggior numero possibile di satelliti, la banda di frequenza completa a quattro sistemi è diventata la configurazione standard.In questo tipo di applicazione, come antenna di osservazione del sistema viene solitamente utilizzata l'antenna della stazione di riferimento (antenna della stazione di riferimento) che copre l'intera banda di quattro sistemi.

1.2.2 Rilievo e mappatura – Antenna di rilevamento incorporata

Nel campo del rilevamento e della cartografia è necessario progettare un'antenna di rilevamento integrata che sia facile da integrare.L'antenna è solitamente integrata nella parte superiore del ricevitore RTK per ottenere un posizionamento in tempo reale e di alta precisione nel campo del rilevamento e della mappatura.

La copertura dell'antenna di misurazione integrata è l'elemento principale da tenere in considerazione nella progettazione della stabilità della frequenza, della copertura del fascio, del centro di fase, delle dimensioni dell'antenna, ecc., in particolare con l'applicazione della rete RTK, integrata con 4 g, bluetooth, WiFi tutte le netcom integrate. nella misurazione dell'antenna occupano gradualmente la quota di mercato principale, da quando è stata lanciata nel 2016 dalla maggior parte dei produttori di ricevitori RTK, è stata ampiamente applicata e promossa.

1.2.3 Esame di guida e formazione di guida, guida senza equipaggio – antenna di misurazione esterna

Il tradizionale sistema di esame di guida presenta molti svantaggi, come elevati costi di input, elevati costi di funzionamento e manutenzione, grande impatto ambientale, bassa precisione, ecc. Dopo l'applicazione dell'antenna ad alta precisione nel sistema di esame di guida, il sistema cambia dalla valutazione manuale alla valutazione intelligente e l'accuratezza della valutazione è elevata, il che riduce notevolmente i costi umani e materiali dell'esame di guida.

Negli ultimi anni, il sistema di guida senza pilota si è sviluppato rapidamente.Nella guida senza pilota, viene solitamente adottata la tecnologia di posizionamento RTK di posizionamento ad alta precisione e di posizionamento combinato di navigazione inerziale, che può raggiungere un'elevata precisione di posizionamento nella maggior parte degli ambienti.

Nell'addestramento alla guida per prove di guida, come i sistemi senza pilota, spesso l'antenna viene misurata con la forma esterna, la necessità di lavorare sulla frequenza, l'antenna multifrequenza con sistemi multipli può raggiungere un'elevata precisione di posizionamento, il segnale multipercorso ha una certa inibizione e un buon ambiente adattabilità, può essere utilizzato a lungo termine in ambiente esterno senza guasti.

1.2.4 UAV — Antenna UAV ad alta precisione

Negli ultimi anni, l’industria degli UAV si è sviluppata rapidamente.L'UAV è stato ampiamente utilizzato nella protezione delle piante agricole, nel rilevamento e nella mappatura, nel pattugliamento delle linee elettriche e in altri scenari.In tali scenari, solo equipaggiati con un’antenna ad alta precisione possono garantire l’accuratezza, l’efficienza e la sicurezza di varie operazioni.A causa delle caratteristiche di alta velocità, carico leggero e breve durata dell'UAV, il design dell'antenna UAV ad alta precisione si concentra principalmente su peso, dimensioni, consumo energetico e altri fattori e realizza il design a banda larga il più possibile con la premessa di garantire peso e dimensioni.

2, stato della tecnologia dell'antenna GNSS in patria e all'estero

2.1 Stato attuale della tecnologia straniera delle antenne ad alta precisione

La ricerca straniera sulle antenne ad alta precisione è iniziata presto e sono stati sviluppati una serie di prodotti di antenne ad alta precisione con buone prestazioni, come l'antenna choke serie GNSS 750 di NoVatel, l'antenna serie Zepryr di Trimble, l'antenna Leica AR25, ecc., tra di cui esistono numerose forme di antenne dal grande significato innovativo.Pertanto, in passato, per un lungo periodo di tempo, il mercato cinese delle antenne ad alta precisione è uscito dal monopolio dei prodotti stranieri.Tuttavia, negli ultimi dieci anni, con l'ascesa di un gran numero di produttori nazionali, le prestazioni delle antenne GNSS straniere ad alta precisione non hanno sostanzialmente alcun vantaggio, ma i produttori nazionali di alta precisione hanno iniziato ad espandere il mercato verso paesi stranieri.

Inoltre, negli ultimi anni si sono sviluppati anche alcuni nuovi produttori di antenne GNSS, come Maxtena, Tallysman, ecc., i cui prodotti sono principalmente piccole antenne GNSS utilizzate per UAV, veicoli e altri sistemi.La forma dell'antenna è solitamente un'antenna a microstriscia con elevata costante dielettrica o un'antenna a spirale a quattro bracci.In questo tipo di tecnologia di progettazione di antenne, i produttori stranieri non hanno alcun vantaggio, i prodotti nazionali ed esteri stanno entrando in un periodo di concorrenza omogenea.

2.2 Situazione attuale della tecnologia domestica delle antenne ad alta precisione

Negli ultimi dieci anni, numerosi produttori nazionali di antenne ad alta precisione hanno iniziato a crescere e a svilupparsivelop, come Huaxin Antenna, Zhonghaida, Dingyao, Jiali Electronics, ecc., che hanno sviluppato una serie di prodotti per antenne ad alta precisione con diritti di proprietà intellettuale indipendenti.

Ad esempio, nel campo dell'antenna della stazione di riferimento e dell'antenna di misurazione integrata, l'antenna choke 3D di HUaxin e l'antenna combinata full-netcom non solo raggiungono il livello di prestazioni leader a livello internazionale, ma soddisfano anche i requisiti di varie applicazioni ambientali con elevata affidabilità, lunga durata e tasso di guasto molto basso.

Nel settore dei veicoli, degli UAV e di altri settori, la tecnologia di progettazione dell'antenna di misurazione esterna e dell'antenna a spirale a quattro bracci è relativamente matura ed è stata ampiamente utilizzata nell'applicazione di sistemi di test di guida, guida senza pilota, UAV e altri settori, e ha ottenuto buoni benefici economici e sociali.

3. Situazione attuale e prospettive del mercato delle antenne GNSS

Nel 2018, il valore della produzione totale del settore cinese dei servizi di navigazione e localizzazione satellitare ha raggiunto i 301,6 miliardi di yuan, in crescita del 18,3% rispetto al 2017 [2], e raggiungerà i 400 miliardi di yuan nel 2020;Nel 2019, il valore totale del mercato globale della navigazione satellitare è stato di 150 miliardi di euro e il numero di utenti di terminali GNSS ha raggiunto i 6,4 miliardi.L’industria GNSS è una delle poche industrie che ha saputo contrastare la crisi economica globale.L’Agenzia GNSS europea prevede che il mercato globale della navigazione satellitare raddoppierà fino a superare i 300 miliardi di euro nel prossimo decennio, con il numero di terminali GNSS in aumento fino a 9,5 miliardi.

Il mercato globale della navigazione satellitare, applicato al traffico stradale, i veicoli aerei senza pilota in aree come le apparecchiature terminali sarà nei prossimi 10 anni il segmento di mercato in più rapida crescita: intelligenza, veicoli senza pilota sono la principale direzione di sviluppo, la futura capacità di guida automatizzata dei veicoli stradali del veicolo deve essere dotato di un'antenna GNSS ad alta precisione, quindi l'enorme domanda di mercato per la guida automatica con antenna GNSS.Con il continuo sviluppo della modernizzazione agricola della Cina, l'uso di UAV dotati di antenna di posizionamento ad alta precisione, come gli UAV per la protezione delle piante, continuerà ad aumentare.

4. Tendenza allo sviluppo dell'antenna GNSS ad alta precisione

Dopo anni di sviluppo, varie tecnologie di antenne GNSS ad alta precisione sono relativamente mature, ma ci sono ancora molte direzioni da percorrere:

1. Miniaturizzazione: la miniaturizzazione delle apparecchiature elettroniche è una tendenza di sviluppo eterno, soprattutto nelle applicazioni come UAV e palmari, la domanda di antenne di piccole dimensioni è più urgente.Tuttavia, le prestazioni dell'antenna saranno ridotte dopo la miniaturizzazione.Come ridurre le dimensioni dell'antenna garantendo al contempo prestazioni complete è un'importante direzione di ricerca dell'antenna ad alta precisione.

2. Tecnologia anti-multipercorso: la tecnologia anti-multipercorso dell'antenna GNSS comprende principalmente la tecnologia della bobina di strozzamento [3], la tecnologia dei materiali elettromagnetici artificiali [4] [5], ecc. Tuttavia, presentano tutti degli svantaggi come le grandi dimensioni, la banda stretta larghezza e costi elevati e non possono raggiungere un design universale.Pertanto, è necessario studiare la tecnologia anti-multipath con le caratteristiche di miniaturizzazione e banda larga per soddisfare le diverse esigenze applicative.

3. Multifunzione: oggigiorno, oltre all'antenna GNSS, in vari dispositivi è integrata più di un'antenna di comunicazione.Diversi sistemi di comunicazione possono causare varie interferenze di segnale all'antenna GNSS, influenzando la normale ricezione satellitare.Pertanto, la progettazione integrata dell'antenna GNSS e dell'antenna di comunicazione viene realizzata attraverso l'integrazione multifunzione e durante la progettazione viene preso in considerazione l'effetto di interferenza tra le antenne, il che può migliorare il grado di integrazione, migliorare le caratteristiche di compatibilità elettromagnetica e migliorare le prestazioni di tutta la macchina.