Com o contínuo desenvolvimento e melhoria da tecnologia de posicionamento por satélite, a tecnologia de posicionamento de alta precisão tem sido aplicada a todas as esferas da vida moderna, como levantamento e mapeamento, agricultura de precisão, UAV, condução não tripulada e outros campos, tecnologia de posicionamento de alta precisão pode ser visto em todos os lugares.Em particular, com a conclusão da rede da nova geração do sistema de navegação por satélite Beidou e o advento da era 5G, espera-se que o desenvolvimento contínuo do Beidou +5G promova a aplicação de tecnologia de posicionamento de alta precisão nas áreas de programação aeroportuária. , inspeção de robôs, monitoramento de veículos, gerenciamento de logística e outros campos.A realização da tecnologia de posicionamento de alta precisão é inseparável do suporte de antena de alta precisão, algoritmo de alta precisão e cartão de placa de alta precisão.Este artigo apresenta principalmente o desenvolvimento e aplicação de antenas de alta precisão, status de tecnologia e assim por diante.

1. Desenvolvimento e aplicação de antena GNSS de alta precisão

1.1 Antena de alta precisão

No CAMPO do GNSS, antena de alta precisão é um tipo de antena que possui requisitos especiais para a estabilidade do centro de fase da antena.Geralmente é combinado com uma placa de alta precisão para realizar o posicionamento de alta precisão em nível centimétrico ou milimétrico.No projeto de antenas de alta precisão, geralmente existem requisitos especiais para os seguintes indicadores: largura do feixe da antena, baixo ganho de elevação, não circularidade, coeficiente de queda de rotação, relação frontal e traseira, capacidade anti-multipercurso, etc. afetam direta ou indiretamente a estabilidade do centro de fase da antena e, em seguida, afetam a precisão do posicionamento.

1.2 Aplicação e classificação de antena de alta precisão

A antena GNSS de alta precisão foi inicialmente usada no campo de levantamento e mapeamento para obter precisão de posicionamento estático em nível milimétrico no processo de lofting de engenharia, mapeamento topográfico e vários levantamentos de controle.Com a tecnologia de posicionamento de alta precisão se tornando mais madura, a antena de alta precisão é gradualmente aplicada em cada vez mais campos, incluindo estação de referência de operação contínua, monitoramento de deformação, monitoramento de terremotos, medição de levantamento e mapeamento, veículos aéreos não tripulados (UAVs), áreas de precisão agricultura, condução automática, treinamento de condução de teste, máquinas de engenharia e outras áreas industriais, em diferentes aplicações para o requisito de índice da antena também tem a diferença óbvia.

1.2.1 Sistema CORS, monitoramento de deformação, monitoramento sísmico – antena da estação de referência

Antena de alta precisão usada estação de referência de operação contínua, através de observação de longo prazo para informações de localização precisas, e através do sistema de comunicação de dados em transmissão de dados de observação em tempo real para o centro de controle, o erro da área calculada do centro de controle após parâmetros de correção para melhorar o sistema de solo e estrela no sistema de aprimoramento waas, etc., para enviar mensagens de erro ao rover (cliente). Finalmente, o usuário pode obter informações precisas de coordenadas [1].

Na aplicação de monitoramento de deformação, monitoramento de terremotos e assim por diante, devido à necessidade de monitorar com precisão a quantidade de deformação, a detecção de pequenas deformações, de modo a prever a ocorrência de desastres naturais.

Portanto, no projeto de antenas de alta precisão para aplicações como estação de referência de operação contínua, monitoramento de deformação e monitoramento sísmico, a primeira consideração deve ser sua excelente estabilidade do centro de fase e capacidade de interferência anti-multipercurso, de modo a fornecer dados precisos em tempo real informações de posição para vários sistemas aprimorados.Além disso, para fornecer tantos parâmetros de correção de satélite quanto possível, a antena deve receber o maior número possível de satélites. A banda de frequência completa de quatro sistemas tornou-se configuração padrão.Neste tipo de aplicação, a antena da estação de referência (antena da estação de referência) cobrindo toda a banda de quatro sistemas é normalmente usada como antena de observação do sistema.

1.2.2 Levantamento e mapeamento – Antena de levantamento integrada

Na área de levantamento topográfico e mapeamento, é necessário projetar uma antena topográfica embutida que seja fácil de integrar.A antena geralmente é embutida na parte superior do receptor RTK para obter posicionamento em tempo real e de alta precisão no campo de levantamento e mapeamento.

Cobertura de antena de medição integrada na consideração principal no projeto de estabilidade de frequência, cobertura de feixe, centro de fase, tamanho da antena, etc., especialmente com a aplicação de rede RTK, integrada com 4g, bluetooth, WiFi todos netcom embutidos- na medição de antenas ocupam gradativamente a principal participação de mercado, desde que foi lançada em 2016 pela maioria dos fabricantes de receptores RTK, tem sido amplamente aplicada e promovida.

1.2.3 Teste de direção e treinamento de direção, direção não tripulada – antena de medição externa

O sistema tradicional de teste de direção tem muitas desvantagens, como grande custo de entrada, alto custo de operação e manutenção, grande impacto ambiental, baixa precisão, etc. Após a aplicação da antena de alta precisão no sistema de teste de direção, o sistema muda da avaliação manual à avaliação inteligente, e a precisão da avaliação é alta, o que reduz muito os custos humanos e materiais do teste de direção.

Nos últimos anos, o sistema de condução não tripulado desenvolveu-se rapidamente.Na direção não tripulada, geralmente é adotada a tecnologia de posicionamento de posicionamento de alta precisão RTK e posicionamento combinado de navegação inercial, que pode alcançar alta precisão de posicionamento na maioria dos ambientes.

No treinamento de condução de teste de direção, como sistemas não tripulados, muitas vezes as antenas são medidas com a forma externa, a necessidade de trabalhar a frequência, a antena multifrequencial com sistema múltiplo pode alcançar alta precisão de posicionamento, o sinal multipercurso tem certa inibição e bom ambiente adaptabilidade, pode ser usado a longo prazo em ambiente externo sem falhas.

1.2.4 UAV — Antena UAV de alta precisão

Nos últimos anos, a indústria de UAV desenvolveu-se rapidamente.O Uav tem sido amplamente utilizado na proteção de plantas agrícolas, levantamento e mapeamento, patrulha de linhas de energia e outros cenários.Nesses cenários, somente equipados com antenas de alta precisão podem garantir a precisão, eficiência e segurança de diversas operações.Devido às características de alta velocidade, carga leve e curta resistência do UAV, o design da antena de alta precisão do UAV concentra-se principalmente no peso, tamanho, consumo de energia e outros fatores, e realiza o design de banda larga na medida do possível com a premissa de garantir peso e tamanho.

2, status da tecnologia da antena GNSS em casa e no exterior

2.1 Situação atual da tecnologia estrangeira de antenas de alta precisão

A pesquisa estrangeira em antenas de alta precisão começou cedo, e uma série de produtos de antenas de alta precisão com bom desempenho foram desenvolvidos, como a antena de estrangulamento da série GNSS 750 da NoVatel, a antena da série Zepryr da Trimble, a antena Leica AR25, etc., entre quais existem muitas formas de antena com grande significado inovador.Portanto, no passado, por um longo período de tempo, o mercado de antenas de alta precisão da China saiu do monopólio de produtos estrangeiros.No entanto, nos últimos dez anos, com o surgimento de um grande número de fabricantes nacionais, o desempenho da antena GNSS estrangeira de alta precisão basicamente não tem nenhuma vantagem, mas os fabricantes nacionais de alta precisão começaram a expandir o mercado para países estrangeiros.

Além disso, alguns novos fabricantes de antenas GNSS também se desenvolveram nos últimos anos, como Maxtena, Tallysman, etc., cujos produtos são principalmente pequenas antenas GNSS usadas para UAV, veículos e outros sistemas.A forma da antena é geralmente uma antena microfita com alta constante dielétrica ou uma antena espiral de quatro braços.Neste tipo de tecnologia de design de antenas, os fabricantes estrangeiros não têm vantagem, os produtos nacionais e estrangeiros estão entrando no período de competição homogênea.

2.2 Situação atual da tecnologia doméstica de antenas de alta precisão

Na última década, vários fabricantes nacionais de antenas de alta precisão começaram a crescer e a desenvolvervelop, como Antena Huaxin, Zhonghaida, Dingyao, Jiali Electronics, etc., que desenvolveu uma série de produtos de antena de alta precisão com direitos de propriedade intelectual independentes.

Por exemplo, no campo da antena da estação de referência e da antena de medição integrada, a antena choke 3D da HUaxin e a antena combinada full-netcom não apenas alcançam o nível de desempenho líder internacional, mas também atendem aos requisitos de várias aplicações ambientais com alta confiabilidade, longa vida útil e taxa de falhas muito baixa.

Na indústria de veículos, UAV e outras indústrias, a tecnologia de design de antena de medição externa e antena espiral de quatro braços tem sido relativamente madura e tem sido amplamente utilizada na aplicação de sistemas de teste de direção, direção não tripulada, UAV e outras indústrias, e obteve bons benefícios económicos e sociais.

3. Situação atual e perspectivas do mercado de antenas GNSS

Em 2018, o valor total da produção da indústria de navegação por satélite e serviços de localização da China atingiu 301,6 mil milhões de yuans, um aumento de 18,3% em comparação com 2017 [2], e atingirá 400 mil milhões de yuans em 2020;Em 2019, o valor total do mercado global de navegação por satélite foi de 150 mil milhões de euros e o número de utilizadores de terminais GNSS atingiu 6,4 mil milhões.A indústria GNSS é uma das poucas indústrias que resistiu à crise económica global.A Agência Europeia do GNSS prevê que o mercado global de navegação por satélite duplicará para mais de 300 mil milhões de euros na próxima década, com o número de terminais GNSS a aumentar para 9,5 mil milhões.

Mercado global de navegação por satélite, aplicado ao tráfego rodoviário, veículos aéreos não tripulados em áreas como equipamentos terminais será nos próximos 10 anos o segmento de mercado que mais cresce: inteligência, veículos não tripulados são a principal direção de desenvolvimento, a futura capacidade de condução automatizada de veículos rodoviários do veículo deve ser equipado com antena GNSS de alta precisão, por isso a enorme demanda do mercado por condução automática de antena GNSS.Com o desenvolvimento contínuo da modernização agrícola da China, o uso de UAV equipados com antenas de posicionamento de alta precisão, como UAV de proteção fitossanitária, continuará a aumentar.

4. Tendência de desenvolvimento de antena GNSS de alta precisão

Após anos de desenvolvimento, várias tecnologias de antenas GNSS de alta precisão estão relativamente maduras, mas ainda há muitas direções a serem quebradas:

1. Miniaturização: A miniaturização de equipamentos eletrônicos é uma eterna tendência de desenvolvimento, principalmente em aplicações como UAV e portáteis, a demanda por antenas de pequeno porte é mais urgente.Porém, o desempenho da antena será reduzido após a miniaturização.Como reduzir o tamanho da antena e ao mesmo tempo garantir o desempenho abrangente é uma importante direção de pesquisa da antena de alta precisão.

2. Tecnologia anti-multipercurso: A tecnologia anti-multipercurso da antena GNSS inclui principalmente tecnologia de bobina de estrangulamento [3], tecnologia de material eletromagnético artificial [4] [5], etc. largura e alto custo, e não pode alcançar um design universal.Portanto, é necessário estudar a tecnologia anti-multipercurso com características de miniaturização e banda larga para atender diversos requisitos de aplicação.

3. Multifuncional: Hoje em dia, além da antena GNSS, mais de uma antena de comunicação está integrada em diversos dispositivos.Diferentes sistemas de comunicação podem causar diversas interferências de sinal na antena GNSS, afetando a recepção normal do satélite.Portanto, o projeto integrado da antena GNSS e da antena de comunicação é realizado por meio da integração multifuncional, e o efeito de interferência entre as antenas é levado em consideração durante o projeto, o que pode melhorar o grau de integração, melhorar as características de compatibilidade eletromagnética e melhorar o desempenho de toda a máquina.