Aperçu du développement d'antennes GNSS de haute précision

Date de sortie：2021-12-28Source de l'auteur：KinghelmVues ： 2785

introduction

Avec le développement et l'amélioration continus de la technologie de positionnement par satellite, la technologie de positionnement de haute précision a été appliquée à tous les domaines de la vie. Par exemple, la technologie de positionnement de haute précision peut être vue partout dans les domaines de l'arpentage et de la cartographie, de l'agriculture de précision, des drones, de la conduite sans pilote, etc. En particulier avec l'achèvement de la mise en réseau de la nouvelle génération du système de navigation par satellite Beidou et l'arrivée de l'ère 5g, le développement continu de Beidou 5g devrait favoriser une application plus large de la technologie de positionnement de haute précision dans les domaines de la répartition des aéroports, de l'inspection des patrouilles robotisées, de la surveillance des véhicules, de la gestion logistique, etc. La réalisation de la technologie de positionnement de haute précision est indissociable du soutien de la haute précision antenne, algorithme de haute précision et carte de haute précision. Cet article présente principalement le développement, l'application et l'état technique de la haute précision antenne.

1. Développement et application du GNSS de haute précision antenne

1.1 introduction à la haute précision antenne
Dans le domaine du GNSS, la haute précision antenne Est une sorte de antenne avec des exigences particulières en matière de stabilité antenne centre de phase. Il coopère généralement avec une carte de haute précision pour obtenir un positionnement de haute précision au centimètre ou au millimètre. Dans la conception de haute précision antenne, il existe généralement des exigences particulières pour les index suivants de la antenne: antenne largeur du faisceau, faible gain d'élévation, non-rondeur, coefficient de roll-off, rapport avant/arrière, capacité anti-multitrajet, etc. Ces indices affecteront directement ou indirectement la stabilité du centre de phase du antenne, et affecte ensuite la précision du positionnement.

1.2 application et classification de la haute précision antenne
GNSS de haute précision antenne était initialement principalement utilisé dans le domaine de l'arpentage et de la cartographie pour obtenir une précision de positionnement millimétrique statique dans les implantations techniques, la cartographie topographique et diverses mesures de contrôle. Avec la maturité croissante de la technologie de positionnement de haute précision, la haute précision antenne est progressivement appliqué dans de plus en plus de domaines, notamment les stations de référence à fonctionnement continu, la surveillance des déformations, la surveillance des tremblements de terre, l'arpentage et la cartographie, les drones, l'agriculture de précision, le terrain de conduite automatique, les tests et formations de conduite, les machines d'ingénierie et d'autres domaines industriels. Il existe des différences évidentes dans les exigences d'indice des antenne dans différentes applications.

1.2.1 Système CORS, surveillance des déformations, surveillance sismique - station de référence antenne
Lorsque la haute précision antenne est appliqué à la station de référence de fonctionnement continu, les informations de position précises sont obtenues grâce à une observation à long terme et les données d'observation sont transmises au centre de contrôle en temps réel via le système de communication de données. Le centre de contrôle calcule les paramètres de correction d'erreur dans la zone, puis passe par le système d'amélioration au sol, le système d'amélioration à grande échelle, le système d'amélioration par satellite, etc., envoie les informations d'erreur à la station mobile (client) et permet enfin à l'utilisateur d'obtenir des informations de coordonnées précises [1]. Dans les applications de surveillance des déformations et de surveillance des tremblements de terre, il est nécessaire de surveiller avec précision la déformation et de détecter les petites déformations, afin de prédire l'apparition de catastrophes naturelles. Par conséquent, dans la conception de haute précision antenne Dans des applications telles que les stations de référence à fonctionnement continu, la surveillance des déformations et la surveillance sismique, la première considération doit être son excellente stabilité du centre de phase et sa capacité anti-interférence multitrajet, afin de fournir des informations de position précises pour divers systèmes d'amélioration en temps réel. De plus, afin de fournir autant de paramètres de correction satellite que possible, le antenne doit recevoir autant de satellites que possible. La bande de fréquence complète du système à quatre est devenue la configuration standard. Dans de telles applications, la station de référence antenne (station de référence antenne) couvrant toute la bande de fréquence des quatre systèmes est généralement utilisé comme observation antenne du système.

1.2.2 Cartographie d'enquête - enquête intégrée antenne
Dans le domaine de l'arpentage et de la cartographie, il est nécessaire de concevoir un système de mesure intégré antenne qui est facile à intégrer. antenne est généralement construit sur le dessus du récepteur RTK pour réaliser un positionnement en temps réel et de haute précision dans le domaine de l'arpentage et de la cartographie. Les principales considérations dans la conception de mesures intégrées antenne inclure la couverture de la bande de fréquence, la couverture du faisceau, la stabilité du centre de phase, antenne taille, etc. en particulier avec la popularisation du réseau RTK, la mesure intégrée antenne de tous les Netcom intégrant la 4G, Bluetooth et le WiFi occupe progressivement la principale part de marché. Il a été privilégié par la majorité des fabricants de récepteurs RTK depuis son lancement en 2016. Il a été largement utilisé et popularisé.
1.2.3 examen de conduite, formation à la conduite, conduite sans pilote - mesure externe antenne
Le système d'examen de conduite traditionnel présente de nombreux inconvénients, tels que des coûts d'investissement élevés, des coûts d'exploitation et de maintenance élevés, un impact important sur l'environnement et une faible précision. antenne est appliqué au système de test de conduite, le système de test de conduite passe de l'évaluation manuelle à l'évaluation intelligente, avec une précision d'évaluation élevée, ce qui réduit considérablement le coût humain et matériel du test de conduite. Ces dernières années, les systèmes sans pilote se sont développés rapidement. Dans la conduite sans pilote, la technologie de positionnement du positionnement combiné de haute précision RTK et du positionnement combiné de navigation inertielle est généralement utilisée, ce qui peut atteindre une précision de positionnement élevée dans la plupart des environnements. Dans les tests de conduite, la formation à la conduite, la conduite sans pilote et d'autres systèmes, la forme de mesure externe antenne est souvent utilisé. le antenne doit disposer de plusieurs systèmes et d'une bande de fréquences de travail multifréquences, ce qui permet d'obtenir une précision de positionnement élevée, d'avoir une certaine capacité de suppression des signaux multitrajets et d'avoir une bonne adaptabilité environnementale. Il peut être utilisé pendant une longue période dans un environnement extérieur sans défaillance.

1.2.4 UAV - UAV de haute précision antenne
Ces dernières années, l'industrie des drones s'est développée rapidement. Les drones ont été largement utilisés dans la protection des plantes agricoles, l'arpentage et la cartographie, la surveillance des lignes électriques et d'autres scènes. Dans de telles scènes, seuls des drones de haute précision sont équipés. antenne peut assurer la précision, l'efficacité et la sécurité de diverses opérations. En raison des caractéristiques du drone telles que la vitesse élevée, la charge légère et la courte endurance, la conception du drone de haute précision antenne se concentre principalement sur des facteurs tels que le poids, la taille et la consommation d'énergie, et réalise une conception à large bande autant que possible en partant du principe de garantir le poids et la taille.

2. État technique du GNSS antenne à la maison et à l'étranger

2.1 état technique de la haute précision antenne à l'étranger
Les pays étrangers ont commencé à étudier la haute précision antenne plus tôt, et a également développé une série de haute précision antenne des produits avec de bonnes performances, comme le starter de la série GNSS 750 de Novatel antenne, Série Zepryr de Trimble antenne, Leica AR25 antenne, etc., parmi lesquels il y en a beaucoup antenne formes d'une grande importance novatrice. Par conséquent, depuis longtemps, la haute précision de la Chine antenne Le marché était monopolisé par les produits étrangers. Cependant, au cours de la dernière décennie, avec l'essor d'un grand nombre de fabricants nationaux, les GNSS étrangers de haute précision antenneLes machines-outils n'ont pratiquement aucun avantage en termes de performances. Au contraire, les fabricants nationaux de machines-outils de haute précision ont commencé à explorer le marché à l'étranger. De plus, certains nouveaux GNSS antenne des fabricants se sont développés à l'étranger ces dernières années, tels que maxtena, tallysman, etc. leurs produits sont principalement des petits GNSS antennes pour les drones, les véhicules et autres systèmes. antenne la forme est généralement microruban antenne avec constante diélectrique élevée ou spirale à quatre bras antenneLes fabricants étrangers ne bénéficient d'aucun avantage en matière de technologie de conception de tels antennes, Les produits nationaux et étrangers entrent dans une période de concurrence homogène.

2.2 État technique des machines de haute précision nationales antenne
La commercialisation de la haute précision domestique antenne commencé tardivement, mais s'est développé rapidement. Au cours de la dernière décennie, un certain nombre de machines de haute précision nationales antenne les fabricants ont commencé à se développer, comme Huaxin antenne, Zhonghaida, Dingyao, Jiali Electronics, etc., et a développé une série de haute précision antenne produits dotés de droits de propriété intellectuelle indépendants. Par exemple, dans le domaine de la station de référence antenne et mesure intégrée antenne, Le starter 3D de Huaxin antenne et tous les composites Netcom antenne Ils ont non seulement des performances au niveau international, mais également une grande fiabilité du produit, une longue durée de vie et un taux de défaillance extrêmement faible, ce qui peut répondre à diverses applications environnementales. Dans les véhicules, les drones et d'autres industries, la technologie de conception de mesure externe antenne et spirale à quatre bras antenne est relativement mature et a été largement utilisé dans les systèmes de test de conduite, la conduite sans pilote, les drones et d'autres industries, et a obtenu de bons avantages économiques et sociaux.

3. Situation actuelle et perspectives du marché des antennes GNSS

En 2018, la valeur totale de la production de l'industrie chinoise des services de navigation et de localisation par satellite a atteint 301.6 milliards de yuans, soit une augmentation de 18.3 % par rapport à 2017 [2], et atteindra 400 milliards de yuans en 2020 ; En 2019, la valeur totale de la production du marché mondial de la navigation par satellite s'élèvera à 150 milliards d'euros et le nombre d'utilisateurs finaux du GNSS atteindra 6.4 milliards ; Dans le contexte du ralentissement économique mondial, l’industrie des GNSS est l’une des rares industries à contre-courant de la tendance. Le Bureau européen des systèmes mondiaux de navigation par satellite prévoit qu'au cours de la prochaine décennie, la valeur totale de la production du marché mondial de la navigation par satellite doublera pour atteindre plus de 300 milliards d'euros et que le nombre de terminaux GNSS augmentera à 9.5 milliards. Sur le marché mondial de la navigation par satellite, les équipements terminaux utilisés dans le trafic routier, les drones et d'autres domaines constituent le segment de marché qui connaît la croissance la plus rapide au cours de la prochaine décennie : les véhicules intelligents et sans conducteur constituent la principale orientation de développement des véhicules routiers à l'avenir. Les véhicules dotés d'une capacité de conduite automatique doivent être équipés d'un GNSS de haute précision antenne. Il existe donc une demande énorme pour le GNSS antenne sur le marché de la conduite automatique. Avec le développement continu de la modernisation agricole de la Chine, la consommation de drones équipés d'un positionnement de haute précision antenneLes drones tels que la protection des plantes continueront de se développer.

4. Tendance de développement du GNSS de haute précision antenne

Après des années de développement, diverses technologies de GNSS de haute précision antenne ont été relativement matures, mais il reste encore de nombreuses directions à franchir : 1. Miniaturisation : la miniaturisation des équipements électroniques est une tendance de développement éternelle, en particulier dans des applications telles que les drones et les téléphones portables, la demande de petite taille antenne est plus urgent. Cependant, la antenne les performances seront réduites après la antenne est miniaturisé. Comment réduire la antenne La taille sur la base de la garantie de la performance globale est une direction de recherche importante de haute précision antenne. 2. Technologie anti-trajets multiples : technologie anti-trajets multiples du GNSS antenne Les principales technologies utilisées sont la technologie des starters [3], la technologie des matériaux électromagnétiques artificiels [4] [5], etc., mais elles présentent toutes les inconvénients d'une grande taille, d'une bande passante étroite et d'un coût élevé, et ne peuvent pas réaliser une conception universelle. Par conséquent, la technologie anti-trajets multiples avec miniaturisation et large bande passante doit être étudiée pour répondre aux diverses exigences d'application. 3. Multifonction : De nos jours, en plus du GNSS antenne, plus d'une communication antenne est intégré dans divers équipements. Différents systèmes de communication peuvent produire diverses interférences de signaux avec le GNSS antenne, affectant la réception normale des satellites. Par conséquent, la conception intégrée du GNSS antenne et communication antenne est réalisée grâce à une intégration multifonctionnelle. L'interférence entre antennes est pris en compte dans la conception, ce qui peut améliorer le degré d'intégration, améliorer les caractéristiques de compatibilité électromagnétique et améliorer les performances de l'ensemble de la machine.

5. Conclusion

Cet article présente brièvement le GNSS de haute précision antenne, se concentre sur son application dans différentes industries et sur l'état technique de la haute précision antenne en Chine et à l'étranger, et résume sa situation de marché et sa tendance de développement. Avec la popularisation de la technologie 5G, la technologie Beidou 5G favorisera davantage l'application de la technologie de positionnement de haute précision dans de plus en plus de domaines et le positionnement de haute précision antenne ouvrira également la voie à un plus grand espace de développement.

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