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 moderne, tels que l'arpentage et la cartographie, l'agriculture de précision, les drones, la conduite sans pilote et d'autres domaines, la technologie de positionnement de haute précision. peut être vu partout.En particulier, avec l'achèvement du réseau de la nouvelle génération du système de navigation par satellite Beidou et l'avènement de l'ère 5G, le développement continu de Beidou +5G devrait promouvoir l'application de la technologie de positionnement de haute précision dans les domaines de la planification aéroportuaire. , inspection robotisée, surveillance des véhicules, gestion logistique et autres domaines.La réalisation d'une technologie de positionnement de haute précision est indissociable de la prise en charge d'une antenne de haute précision, d'un algorithme de haute précision et d'une carte de haute précision.Cet article présente principalement le développement et l'application d'antennes de haute précision, l'état technologique, etc.

1. Développement et application d'une antenne GNSS de haute précision

1.1 Antenne de haute précision

Dans le DOMAINE du GNSS, l'antenne de haute précision est un type d'antenne qui présente des exigences particulières en matière de stabilité du centre de phase de l'antenne.Il est généralement combiné avec une carte de haute précision pour réaliser le positionnement de haute précision au niveau centimétrique ou millimétrique.Dans la conception d'une antenne de haute précision, il existe généralement des exigences particulières pour les indicateurs suivants : largeur du faisceau de l'antenne, faible gain d'élévation, non-rondeur, coefficient de chute en roulis, rapport avant et arrière, capacité anti-trajets multiples, etc. Affecte directement ou indirectement la stabilité du centre de phase de l'antenne, puis affecte la précision du positionnement.

1.2 Application et classification de l'antenne de haute précision

L'antenne GNSS de haute précision a été initialement utilisée dans le domaine de l'arpentage et de la cartographie pour obtenir une précision de positionnement statique au niveau millimétrique dans le processus d'ingénierie de lofting, de cartographie topographique et de diverses enquêtes de contrôle.Avec la technologie de positionnement de haute précision devenant plus mature, l'antenne de haute précision est progressivement appliquée dans de plus en plus de domaines, y compris les stations de référence à fonctionnement continu, la surveillance des déformations, la surveillance des tremblements de terre, la mesure de l'arpentage et de la cartographie, les véhicules aériens sans pilote (UAV), les zones de précision. L'agriculture, la conduite automatique, la formation à la conduite, les machines d'ingénierie et d'autres domaines industriels, dans différentes applications, l'exigence d'indice de l'antenne présente également une différence évidente.

1.2.1 Système CORS, surveillance des déformations, surveillance sismique – antenne de la station de référence

Antenne de haute précision utilisée station de référence à fonctionnement continu, grâce à l'observation à long terme pour des informations de localisation précises, et via le système de communication de données en temps réel, transmission de données d'observation au centre de contrôle, l'erreur de la zone calculée du centre de contrôle après les paramètres de correction pour améliorer le système de sol et étoile dans le système d'amélioration waas, etc., pour envoyer des messages d'erreur au mobile (client). Enfin, l'utilisateur peut obtenir des informations de coordonnées précises [1].

Dans l'application de la surveillance des déformations, de la surveillance des tremblements de terre, etc., en raison de la nécessité de surveiller avec précision l'ampleur de la déformation, de détecter les petites déformations, afin de prédire l'apparition de catastrophes naturelles.

Par conséquent, dans la conception d'antennes de haute précision pour 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 d'interférence anti-trajets multiples, afin de fournir une précision en temps réel. informations de position pour divers systèmes améliorés.De plus, afin de fournir autant de paramètres de correction satellite que possible, l'antenne doit recevoir autant de satellites que possible, quatre bandes de fréquences complètes du système sont devenues une configuration standard.Dans ce type d'application, l'antenne de la station de référence (antenne de la station de référence) couvrant toute la bande de quatre systèmes est généralement utilisée comme antenne d'observation du système.

1.2.2 Levé et cartographie – Antenne de levé intégrée

Dans le domaine de la topographie et de la cartographie, il est nécessaire de concevoir une antenne de topographie intégrée facile à intégrer.L'antenne est généralement intégrée au sommet du récepteur RTK pour obtenir un positionnement en temps réel et de haute précision dans le domaine de l'arpentage et de la cartographie.

Couverture d'antenne de mesure intégrée dans la conception de la stabilité de fréquence, de la couverture du faisceau, du centre de phase, de la taille de l'antenne, etc., en particulier avec l'application du réseau RTK, intégré avec 4 g, Bluetooth, WiFi tous netcom intégrés. dans l'antenne de mesure, occupe progressivement la principale part de marché, depuis son lancement en 2016 par la majorité des fabricants de récepteurs RTK, elle a été largement appliquée et promue.

1.2.3 Examen de conduite et formation à la conduite, conduite sans pilote – antenne de mesure externe

Le système d'essai de conduite traditionnel présente de nombreux inconvénients, tels qu'un coût d'entrée élevé, des coûts d'exploitation et de maintenance élevés, un impact environnemental important, une faible précision, etc. Après l'application d'une antenne de haute précision dans le système d'essai de conduite, le système passe de l'évaluation manuelle à une évaluation intelligente, et la précision de l'évaluation est élevée, ce qui réduit considérablement les coûts humains et matériels de l'examen de conduite.

Ces dernières années, les systèmes de conduite 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 adoptée, ce qui permet d'obtenir une précision de positionnement élevée dans la plupart des environnements.

Dans les tests de conduite, tels que les systèmes sans pilote, les antennes sont souvent mesurées avec la forme externe, la nécessité de travailler en fréquence, l'antenne multifréquence avec plusieurs systèmes peut atteindre une précision de positionnement élevée, le signal multitrajet a une certaine inhibition et un bon environnement adaptabilité, peut être utilisé à long terme dans un environnement extérieur sans échec.

1.2.4 UAV — Antenne de drone de haute précision

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 patrouille des lignes électriques et d'autres scénarios.Dans de tels scénarios, seule une antenne équipée de haute précision peut garantir la précision, l’efficacité et la sécurité de diverses opérations.En raison des caractéristiques de vitesse élevée, de charge légère et d'endurance courte du drone, la conception de l'antenne de haute précision du drone se concentre principalement sur le poids, la taille, la consommation d'énergie et d'autres facteurs, et réalise une conception à large bande autant que possible en partant du principe d'assurer poids et taille.

2, état de la technologie de l'antenne GNSS au pays et à l'étranger

2.1 État actuel de la technologie étrangère des antennes de haute précision

La recherche étrangère sur les antennes de haute précision a commencé très tôt et une série de produits d'antenne de haute précision avec de bonnes performances ont été développés, tels que l'antenne à starter de la série GNSS 750 de NoVatel, l'antenne de la série Zepryr de Trimble, l'antenne Leica AR25, etc., parmi il existe de nombreuses formes d'antennes avec une grande importance innovante.Par conséquent, dans le passé, pendant une longue période, le marché chinois des antennes de haute précision a échappé au monopole des produits étrangers.Cependant, au cours des dix dernières années, avec l'augmentation d'un grand nombre de fabricants nationaux, les performances des antennes GNSS étrangères de haute précision n'ont pratiquement aucun avantage, mais les fabricants nationaux de haute précision ont commencé à étendre le marché aux pays étrangers.

En outre, certains nouveaux fabricants d'antennes GNSS se sont également développés ces dernières années, comme Maxtena, Tallysman, etc., dont les produits sont principalement de petites antennes GNSS utilisées pour les drones, les véhicules et d'autres systèmes.La forme de l'antenne est généralement une antenne microruban à constante diélectrique élevée ou une antenne spirale à quatre bras.Dans ce type de technologie de conception d'antennes, les fabricants étrangers n'ont aucun avantage, les produits nationaux et étrangers entrent dans la période de concurrence homogène.

2.2 Situation actuelle de la technologie nationale des antennes de haute précision

Au cours de la dernière décennie, un certain nombre de fabricants nationaux d'antennes de haute précision ont commencé à se développer et à se développer.développer, tels que Huaxin Antenna, Zhonghaida, Dingyao, Jiali Electronics, etc., qui ont développé une série de produits d'antenne de haute précision avec des droits de propriété intellectuelle indépendants.

Par exemple, dans le domaine de l'antenne de station de référence et de l'antenne de mesure intégrée, l'antenne starter 3D et l'antenne combinée full-netcom de HUaxin atteignent non seulement le premier niveau international de performance, mais répondent également aux exigences de diverses applications environnementales avec une grande fiabilité, longue durée de vie et taux de défaillance très faible.

Dans l'industrie des véhicules, des drones et d'autres industries, la technologie de conception de l'antenne de mesure externe et de l'antenne spirale à quatre bras est relativement mature et a été largement utilisée dans l'application du système d'essai de conduite, de la conduite sans pilote, des 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, en hausse de 18,3 % par rapport à 2017 [2], et atteindra 400 milliards de yuans en 2020 ;En 2019, la valeur totale du marché mondial de la navigation par satellite s'élevait à 150 milliards d'euros et le nombre d'utilisateurs de terminaux GNSS atteignait 6,4 milliards.L’industrie des GNSS est l’une des rares industries à avoir résisté au ralentissement économique mondial.L'Agence GNSS européenne prévoit que le marché mondial de la navigation par satellite doublera pour atteindre plus de 300 milliards d'euros au cours de la prochaine décennie, le nombre de terminaux GNSS augmentant à 9,5 milliards.

Le marché mondial de la navigation par satellite, appliqué au trafic routier, les véhicules aériens sans pilote dans des domaines tels que les équipements terminaux, constitueront au cours des 10 prochaines années le segment du marché qui connaît la croissance la plus rapide : l'intelligence, les véhicules sans pilote sont la principale direction de développement, la capacité de conduite automatisée des futurs véhicules routiers du véhicule doit être équipé d'une antenne GNSS a une haute précision, d'où l'énorme demande du marché pour la conduite automatique de l'antenne GNSS.Avec le développement continu de la modernisation de l'agriculture chinoise, l'utilisation de drones équipés d'une antenne de positionnement de haute précision, tels que les drones de protection des plantes, continuera d'augmenter.

4. Tendance de développement de l'antenne GNSS de haute précision

Après des années de développement, diverses technologies d'antenne GNSS de haute précision sont 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 les applications telles que les drones et les ordinateurs de poche, la demande d'antennes de petite taille est plus urgente.Cependant, les performances de l’antenne seront réduites après la miniaturisation.Comment réduire la taille de l'antenne tout en garantissant des performances globales est une direction de recherche importante pour l'antenne de haute précision.

2. Technologie anti-trajets multiples : La technologie anti-trajets multiples de l'antenne GNSS comprend principalement la technologie des bobines d'arrêt [3], la technologie des matériaux électromagnétiques artificiels [4][5], etc. Cependant, elles présentent toutes des inconvénients tels qu'une grande taille et une bande étroite. largeur et coût élevé, et ne peut pas atteindre une conception universelle.Par conséquent, il est nécessaire d’étudier la technologie anti-trajets multiples avec les caractéristiques de miniaturisation et de haut débit pour répondre aux diverses exigences d’application.

3. Multifonction : De nos jours, en plus de l'antenne GNSS, plusieurs antennes de communication sont intégrées dans divers appareils.Différents systèmes de communication peuvent provoquer diverses interférences de signal sur l'antenne GNSS, affectant la réception satellite normale.Par conséquent, la conception intégrée de l'antenne GNSS et de l'antenne de communication est réalisée grâce à une intégration multifonctionnelle, et l'effet d'interférence entre les antennes est pris en compte lors de la conception, ce qui peut améliorer le degré d'intégration, améliorer les caractéristiques de compatibilité électromagnétique et améliorer les performances de toute la machine.