衛星測位技術の継続的な開発と改善により、高精度測位技術は、測量と地図作成、精密農業、UAV、無人運転などの分野など、現代生活のあらゆる分野に適用されています。どこでも見られます。特に、新世代の北斗航法衛星システムのネットワークの完成と5G時代の到来により、北斗+5Gの継続的な発展により、空港のスケジュール管理分野における高精度測位技術の応用が促進されることが期待されています。 、ロボット検査、車両監視、物流管理などの分野。高精度測位技術の実現には、高精度アンテナ、高精度アルゴリズム、高精度ボードカードのサポートが不可欠です。本稿では主に高精度アンテナの開発と応用、技術状況などを紹介します。

1. GNSS高精度アンテナの開発と応用

1.1 高精度アンテナ

GNSS の分野では、高精度アンテナは、アンテナ位相中心の安定性に関して特別な要件を持つアンテナの一種です。通常は高精度基板と組み合わせてセンチメートルレベルやミリレベルの高精度位置決めを実現します。高精度アンテナの設計では、通常、アンテナのビーム幅、低仰角ゲイン、非真円度、ロールドロップ係数、前後比、対マルチパス能力などの指標に特別な要件があります。これらの指標は、直接的または間接的にアンテナの位相中心の安定性に影響を与え、さらに測位精度に影響を与えます。

1.2 高精度アンテナの用途と分類

高精度 GNSS アンテナは当初、測量および地図作成の分野で使用され、エンジニアリング ロフティング、地形図作成、およびさまざまな管制測量のプロセスで静的なミリメートル レベルの測位精度を実現しました。高精度測位技術が成熟するにつれて、高精度アンテナは、継続運用基準局、変形監視、地震監視、測量と地図の測定、無人航空機（uav）、精密分野など、ますます多くの分野で徐々に適用されています。農業、自動運転、運転試乗訓練、エンジニアリング機械、その他の工業分野など、さまざまな用途におけるアンテナのインデックス要件にも明らかな違いがあります。

1.2.1 CORS システム、変形監視、地震監視 – 基準局アンテナ

高精度アンテナは連続運用基準局を使用し、長期観測を通じて正確な位置情報を取得し、データ通信システムを介してリアルタイム観測データを管制センターに送信し、補正パラメータ後の計算された管制センターエリアの誤差を改善します。土のシステム、WAAS のスターエンハンスシステムなどを利用して、ローバー (クライアント) にエラーメッセージを送信し、最終的にユーザーは正確な座標情報を取得できます [1]。

変形監視や地震監視などの用途では、自然災害の発生を予測するために、変形量を正確に監視する必要があるため、微小な変形を検出する必要があります。

したがって、連続運用基準局、変形監視、地震監視などのアプリケーション向けの高精度アンテナの設計では、リアルタイムで正確なアンテナを提供するために、優れた位相中心安定性と耐マルチパス干渉能力を最初に考慮する必要があります。各種拡張システムの位置情報を提供します。また、できるだけ多くの衛星補正パラメータを提供するために、アンテナはできるだけ多くの衛星を受信する必要があり、4系統フル周波数帯が標準構成となっています。このような用途では、通常、4系統の全帯域をカバーする基準局アンテナ(基準局アンテナ)がその系統の観測アンテナとして使用されます。

1.2.2 測量と地図作成 – 内蔵測量アンテナ

測量と地図作成の分野では、統合が容易な内蔵測量アンテナを設計する必要があります。アンテナは通常、RTK 受信機の上部に組み込まれており、測量および地図作成の分野でリアルタイムで高精度の測位を実現します。

周波数安定性、ビームカバレッジ、位相中心、アンテナサイズなどの設計における主な考慮事項における内蔵測定アンテナカバレッジ、特にネットワークRTKのアプリケーション、4G、Bluetooth、WiFiと統合されたすべてのネットコム内蔵測定アンテナでは、2016年に大多数のRTK受信機メーカーによって発売されて以来、徐々に主要な市場シェアを占めており、広く適用され、推進されています。

1.2.3 運転試験と運転訓練、無人運転 – 外部測定アンテナ

従来の走行試験システムには、投入コストが大きい、運用保守コストが高い、環境への影響が大きい、精度が低いなど、多くの欠点がありました。走行試験システムに高精度アンテナを適用すると、システムは手動評価から変わります。インテリジェントな評価が可能であり、評価精度が高いため、走行テストの人的コストと物的コストが大幅に削減されます。

近年、無人運転システムが急速に発展しています。無人運転では、通常、RTK高精度測位と慣性航法を組み合わせた測位技術が採用され、ほとんどの環境で高い測位精度を実現できます。

無人システムなどの運転テスト運転訓練では、アンテナは外形で測定されることが多く、動作周波数が必要であり、複数のシステムを備えた多周波アンテナは高い測位精度を達成でき、マルチパス信号には一定の抑制があり、良好な環境を実現します。適応性が高く、屋外環境でも故障なく長期間使用できます。

1.2.4 UAV — 高精度 UAV アンテナ

近年、UAV産業は急速に発展しています。Uav は、農業植物の保護、測量と地図作成、送電線パトロールなどのシナリオで広く使用されています。このようなシナリオでは、高精度アンテナを装備することによってのみ、さまざまな操作の正確性、効率性、安全性を確保できます。uav の高速、軽負荷、短寿命という特性により、uav 高精度アンテナの設計は主に重量、サイズ、消費電力などの要素に焦点を当て、確保することを前提として可能な限り広帯域設計を実現します。重さと大きさ。

2、国内外のGNSSアンテナ技術状況

2.1 海外の高精度アンテナ技術の現状

海外では高精度アンテナの研究が早くから始まり、NoVatel社のGNSS 750シリーズチョークアンテナ、Trimble社のZepryrシリーズアンテナ、Leica AR25アンテナなど、優れた性能を備えた高精度アンテナ製品が次々と開発されてきました。非常に革新的な意味を持つアンテナの形状が数多くあります。したがって、過去長期間にわたり、中国の高精度アンテナ市場は外国製品の独占から外れてきました。しかし、ここ10年、国内メーカーの台頭により、海外のGNSS高精度アンテナ性能は基本的にはアドバンテージがなくなり、国内の高精度メーカーが海外へ市場を拡大し始めました。

さらに、近年、Maxtena、Tallysman などの新しい GNSS アンテナ メーカーも開発しており、その製品は主に UAV、車両、その他のシステムに使用される小型 GNSS アンテナです。アンテナの形式は通常、高誘電率のマイクロストリップ アンテナまたは 4 アーム スパイラル アンテナです。このようなアンテナ設計技術においては、海外メーカーの優位性はなく、国内外の製品が同種競争の時代に入っています。

2.2 国産高精度アンテナ技術の現状

過去 10 年間で、多くの国内高精度アンテナ メーカーが成長し始め、華信アンテナ、中海達、定耀、佳利電子などのvelopは、独立した知的財産権を持つ一連の高精度アンテナ製品を開発しました。

例えば、基準局アンテナと内蔵測定アンテナの分野では、HUaxin の 3D チョーク アンテナとフルネットコム複合アンテナは、国際トップレベルの性能に達するだけでなく、さまざまな環境アプリケーションの要件を高い信頼性で満たします。長い耐用年数と非常に低い故障率。

車両、UAV およびその他の業界では、外部測定アンテナと 4 アームスパイラル アンテナの設計技術が比較的成熟しており、運転試験システム、無人運転、UAV およびその他の業界のアプリケーションに広く使用されています。そして良好な経済的および社会的利益を達成しました。

3. GNSSアンテナ市場の現状と展望

2018 年の中国の衛星ナビゲーションおよび位置サービス産業の総生産額は、2017 年比 18.3% 増の 3,016 億元に達し[2]、2020 年には 4,000 億元に達すると予想されています。2019年の世界の衛星ナビゲーション市場の総額は1,500億ユーロで、GNSS端末ユーザーの数は64億人に達しました。GNSS 業界は、世界経済の低迷を乗り越えた数少ない業界の 1 つです。欧州 GNSS 庁は、世界の衛星ナビゲーション市場は今後 10 年で 2 倍の 3,000 億ユーロ以上に成長し、GNSS 端末の数は 95 億に増加すると予測しています。

道路交通、端末装置などの分野の無人航空機に適用される世界の衛星ナビゲーション市場は、今後10年間で市場で最も急速に成長するセグメントとなる：インテリジェンス、無人車両が主な開発方向であり、将来の道路車両の自動運転機能車両には高精度のGNSSアンテナが搭載されている必要があるため、GNSSアンテナの自動運転に対する市場の需要は非常に大きいです。中国の農業近代化の継続的な発展に伴い、植物保護UAVなどの高精度測位アンテナを備えたUAVの使用は増加し続けるでしょう。

4. GNSS高精度アンテナの開発動向

長年の開発を経て、GNSS 高精度アンテナのさまざまな技術は比較的成熟しましたが、まだ解決すべき方向性がたくさんあります。

1.小型化：電子機器の小型化は永遠の発展傾向であり、特にUAVやハンドヘルドなどのアプリケーションでは、小型アンテナの需要がより緊急になっています。ただし、小型化するとアンテナの性能が低下します。総合的な性能を確保しながらアンテナのサイズをいかに小型化するかが、高精度アンテナの重要な研究方向です。

2. アンチマルチパス技術: GNSS アンテナのアンチマルチパス技術には、主にチョーク コイル技術 [3]、人工電磁材料技術 [4][5] などが含まれます。ただし、いずれもサイズが大きく、帯域が狭いなどの欠点があります。幅が広くコストも高く、ユニバーサルデザインが実現できない。したがって、さまざまなアプリケーション要件を満たすために、小型化と広帯域化の特性を備えたアンチマルチパス技術を研究する必要があります。

3.多機能：今日では、GNSSアンテナに加えて、複数の通信アンテナがさまざまなデバイスに統合されています。通信システムが異なると、GNSS アンテナにさまざまな信号干渉が発生し、通常の衛星受信に影響を与える可能性があります。したがって、多機能統合を通じてGNSSアンテナと通信アンテナの統合設計が実現され、設計時にアンテナ間の干渉効果が考慮されるため、統合度が向上し、電磁両立性特性が向上し、アンテナの性能が向上します。マシン全体。