Với sự phát triển và cải tiến không ngừng của công nghệ định vị vệ tinh, công nghệ định vị có độ chính xác cao đã được áp dụng cho mọi tầng lớp trong cuộc sống hiện đại, như khảo sát và lập bản đồ, nông nghiệp chính xác, uav, lái xe không người lái và các lĩnh vực khác, công nghệ định vị có độ chính xác cao có thể được nhìn thấy ở khắp mọi nơi.Đặc biệt, với việc hoàn thiện mạng lưới của hệ thống vệ tinh dẫn đường Beidou thế hệ mới và sự ra đời của kỷ nguyên 5G, sự phát triển không ngừng của Beidou +5G được kỳ vọng sẽ thúc đẩy ứng dụng công nghệ định vị có độ chính xác cao trong lĩnh vực lập lịch trình sân bay. , kiểm tra robot, giám sát phương tiện, quản lý hậu cần và các lĩnh vực khác.Việc hiện thực hóa công nghệ định vị có độ chính xác cao không thể tách rời khỏi sự hỗ trợ của ăng-ten có độ chính xác cao, thuật toán có độ chính xác cao và thẻ bo mạch có độ chính xác cao.Bài viết này chủ yếu giới thiệu sự phát triển và ứng dụng ăng-ten có độ chính xác cao, tình trạng công nghệ, v.v.

1. Phát triển và ứng dụng ăng-ten có độ chính xác cao GNSS

1.1 Anten có độ chính xác cao

Trong LĨNH VỰC GNSS, ăng-ten có độ chính xác cao là loại ăng-ten có yêu cầu đặc biệt về độ ổn định của tâm pha ăng-ten.Nó thường được kết hợp với bảng có độ chính xác cao để nhận ra vị trí có độ chính xác cao ở cấp độ centimet hoặc milimet.Trong thiết kế ăng-ten có độ chính xác cao thường có các yêu cầu đặc biệt đối với các chỉ số sau: độ rộng chùm tia ăng-ten, độ tăng cao thấp, độ không tròn, hệ số rơi cuộn, tỷ lệ trước và sau, khả năng chống đa đường, v.v. Các chỉ số này sẽ ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến độ ổn định tâm pha của ăng-ten và sau đó ảnh hưởng đến độ chính xác định vị.

1.2 Ứng dụng và phân loại anten có độ chính xác cao

Ăng-ten GNSS có độ chính xác cao ban đầu được sử dụng trong lĩnh vực khảo sát và lập bản đồ để đạt được độ chính xác định vị ở mức milimet tĩnh trong quá trình nâng cao kỹ thuật, lập bản đồ địa hình và các khảo sát điều khiển khác nhau.Với công nghệ định vị có độ chính xác cao ngày càng hoàn thiện, ăng-ten có độ chính xác cao dần được ứng dụng trong ngày càng nhiều lĩnh vực, bao gồm trạm tham chiếu hoạt động liên tục, giám sát biến dạng, giám sát động đất, đo đạc khảo sát và lập bản đồ, máy bay không người lái (uavs), khu vực chính xác nông nghiệp, lái xe tự động, đào tạo lái xe thử nghiệm, máy móc kỹ thuật và các lĩnh vực công nghiệp khác, trong các ứng dụng khác nhau, yêu cầu chỉ số của ăng-ten cũng có sự khác biệt rõ ràng.

1.2.1 Hệ thống CORS, quan trắc biến dạng, quan trắc địa chấn – anten trạm tham chiếu

Ăng-ten có độ chính xác cao sử dụng trạm tham chiếu hoạt động liên tục, thông qua quan sát dài hạn để có thông tin vị trí chính xác và thông qua hệ thống truyền dữ liệu trong truyền dữ liệu quan sát thời gian thực đến trung tâm điều khiển, lỗi của khu vực trung tâm điều khiển được tính toán sau khi hiệu chỉnh các thông số để nâng cao hệ thống đất và ngôi sao trong hệ thống tăng cường waas, v.v., để gửi thông báo lỗi đến máy thám hiểm (máy khách), Cuối cùng, người dùng có thể nhận được thông tin tọa độ chính xác [1].

Trong ứng dụng giám sát biến dạng, giám sát động đất, v.v., do cần theo dõi chính xác lượng biến dạng, phát hiện biến dạng nhỏ để dự đoán sự xuất hiện của thiên tai.

Do đó, khi thiết kế ăng-ten có độ chính xác cao cho các ứng dụng như trạm tham chiếu hoạt động liên tục, giám sát biến dạng và giám sát địa chấn, điều cần cân nhắc đầu tiên phải là độ ổn định tâm pha tuyệt vời và khả năng chống nhiễu đa đường để cung cấp độ chính xác theo thời gian thực. thông tin vị trí cho các hệ thống nâng cao khác nhau.Ngoài ra, để cung cấp càng nhiều thông số hiệu chỉnh vệ tinh càng tốt, ăng-ten phải thu được càng nhiều vệ tinh càng tốt, bốn băng tần đầy đủ của hệ thống đã trở thành cấu hình tiêu chuẩn.Trong loại ứng dụng này, ăng-ten trạm tham chiếu (ăng-ten trạm tham chiếu) bao phủ toàn bộ băng tần của bốn hệ thống thường được sử dụng làm ăng-ten quan sát của hệ thống.

1.2.2 Đo đạc và lập bản đồ – Tích hợp ăng ten đo đạc

Trong lĩnh vực đo đạc và lập bản đồ cần thiết kế một ăng-ten đo đạc tích hợp dễ dàng tích hợp.Ăng-ten thường được tích hợp vào phần trên của máy thu RTK để đạt được vị trí thời gian thực và độ chính xác cao trong lĩnh vực khảo sát và lập bản đồ.

Tích hợp đo vùng phủ sóng ăng-ten được xem xét chính trong thiết kế về độ ổn định tần số, vùng phủ sóng, tâm pha, kích thước ăng-ten, v.v., đặc biệt với ứng dụng mạng RTK, tích hợp 4 g, bluetooth, WiFi tất cả netcom tích hợp- trong việc ăng-ten đo dần dần chiếm thị phần chính, kể từ khi nó được phần lớn các nhà sản xuất máy thu RTK ra mắt vào năm 2016, Nó đã được áp dụng và quảng bá rộng rãi.

1.2.3 Sát hạch lái xe và đào tạo lái xe, lái xe không người lái – ăng ten đo ngoài

Hệ thống sát hạch lái xe truyền thống có nhiều nhược điểm như chi phí đầu vào lớn, chi phí vận hành và bảo trì cao, tác động lớn đến môi trường, độ chính xác thấp, v.v. Sau khi ứng dụng ăng-ten có độ chính xác cao vào hệ thống sát hạch lái xe, hệ thống chuyển từ đánh giá thủ công sang đánh giá thủ công. để đánh giá thông minh và độ chính xác đánh giá cao, giúp giảm đáng kể chi phí nhân lực và vật chất cho bài thi lái xe.

Trong những năm gần đây, hệ thống lái xe không người lái đã phát triển nhanh chóng.Trong lái xe không người lái, công nghệ định vị định vị chính xác cao RTK và định vị kết hợp điều hướng quán tính thường được áp dụng, có thể đạt được độ chính xác định vị cao trong hầu hết các môi trường.

Trong đào tạo lái xe thử nghiệm lái xe, chẳng hạn như hệ thống không người lái, thường ăng-ten được đo bằng dạng bên ngoài, cần tần số làm việc, ăng-ten đa tần với nhiều hệ thống có thể đạt được độ chính xác định vị cao, tín hiệu đa đường có mức ức chế nhất định và môi trường tốt khả năng thích ứng, có thể sử dụng lâu dài ở môi trường ngoài trời mà không bị hỏng hóc.

1.2.4 UAV — Ăng-ten uav có độ chính xác cao

Trong những năm gần đây, ngành công nghiệp UAV phát triển nhanh chóng.Uav đã được sử dụng rộng rãi trong bảo vệ thực vật nông nghiệp, khảo sát và lập bản đồ, tuần tra đường dây điện và các tình huống khác.Trong những tình huống như vậy, chỉ được trang bị ăng-ten có độ chính xác cao mới có thể đảm bảo tính chính xác, hiệu quả và an toàn của các hoạt động khác nhau.Do đặc điểm tốc độ cao, tải nhẹ và độ bền ngắn của uav, thiết kế ăng-ten có độ chính xác cao của uav chủ yếu tập trung vào trọng lượng, kích thước, mức tiêu thụ điện năng và các yếu tố khác, đồng thời hiện thực hóa thiết kế băng thông rộng nhất có thể trên cơ sở đảm bảo trọng lượng và kích thước.

2, Tình trạng công nghệ ăng-ten GNSS trong và ngoài nước

2.1 Hiện trạng công nghệ anten có độ chính xác cao của nước ngoài

Nghiên cứu nước ngoài về ăng-ten có độ chính xác cao đã bắt đầu sớm và một loạt sản phẩm ăng-ten có độ chính xác cao với hiệu suất tốt đã được phát triển, chẳng hạn như ăng-ten cuộn cảm dòng GNSS 750 của NoVatel, ăng-ten dòng Zepryr của Trimble, ăng-ten Leica AR25, v.v., trong số đó trong đó có nhiều dạng ăng-ten có ý nghĩa sáng tạo lớn.Vì vậy, trong một thời gian dài, thị trường ăng-ten có độ chính xác cao của Trung Quốc không còn độc quyền của sản phẩm nước ngoài.Tuy nhiên, trong mười năm gần đây, với sự gia tăng của số lượng lớn các nhà sản xuất trong nước, hiệu suất ăng-ten có độ chính xác cao GNSS nước ngoài về cơ bản không có lợi thế, nhưng các nhà sản xuất có độ chính xác cao trong nước bắt đầu mở rộng thị trường ra nước ngoài.

Ngoài ra, một số nhà sản xuất ăng-ten GNSS mới cũng đã phát triển trong những năm gần đây như Maxtena, Tallysman, v.v., sản phẩm của họ chủ yếu là ăng-ten GNSS nhỏ dùng cho uav, xe cộ và các hệ thống khác.Dạng ăng-ten thường là ăng-ten vi dải có hằng số điện môi cao hoặc ăng-ten xoắn ốc bốn nhánh.Trong loại công nghệ thiết kế ăng-ten này, các nhà sản xuất nước ngoài không có lợi thế, các sản phẩm trong và ngoài nước đang bước vào thời kỳ cạnh tranh đồng nhất.

2.2 Thực trạng công nghệ anten có độ chính xác cao trong nước

Trong thập kỷ qua, một số nhà sản xuất ăng-ten có độ chính xác cao trong nước bắt đầu phát triển và giảmvelop, chẳng hạn như Huaxin Antenna, Zhonghaida, Dingyao, Jiali Electronics, v.v., đã phát triển một loạt sản phẩm ăng-ten có độ chính xác cao với quyền sở hữu trí tuệ độc lập.

Ví dụ, trong lĩnh vực ăng-ten trạm tham chiếu và ăng-ten đo tích hợp, ăng-ten cuộn cảm 3D và ăng-ten kết hợp toàn mạng của HUaxin không chỉ đạt mức hiệu suất hàng đầu quốc tế mà còn đáp ứng các yêu cầu của nhiều ứng dụng môi trường khác nhau với độ tin cậy cao, tuổi thọ dài và tỷ lệ thất bại rất thấp.

Trong ngành công nghiệp xe cộ, uav và các ngành công nghiệp khác, công nghệ thiết kế ăng-ten đo bên ngoài và ăng-ten xoắn ốc bốn cánh đã tương đối trưởng thành và được sử dụng rộng rãi trong ứng dụng hệ thống kiểm tra lái xe, lái xe không người lái, uav và các ngành công nghiệp khác, và đã đạt được hiệu quả kinh tế - xã hội tốt.

3. Hiện trạng và triển vọng thị trường ăng ten GNSS

Năm 2018, tổng giá trị sản lượng ngành dịch vụ định vị và định vị vệ tinh của Trung Quốc đạt 301,6 tỷ Nhân dân tệ, tăng 18,3% so với năm 2017 [2] và sẽ đạt 400 tỷ Nhân dân tệ vào năm 2020;Năm 2019, tổng giá trị của thị trường định vị vệ tinh toàn cầu là 150 tỷ euro và số lượng người dùng thiết bị đầu cuối GNSS đạt 6,4 tỷ.Ngành GNSS là một trong số ít ngành đã vượt qua được suy thoái kinh tế toàn cầu.Cơ quan GNSS Châu Âu dự báo thị trường định vị vệ tinh toàn cầu sẽ tăng gấp đôi lên hơn 300 tỷ euro trong thập kỷ tới, với số lượng thiết bị đầu cuối GNSS tăng lên 9,5 tỷ.

Thị trường định vị vệ tinh toàn cầu, áp dụng cho giao thông đường bộ, máy bay không người lái trong các lĩnh vực như thiết bị đầu cuối trong 10 năm tới là phân khúc phát triển nhanh nhất của thị trường: trí thông minh, xe không người lái là hướng phát triển chính, khả năng lái tự động của phương tiện đường bộ trong tương lai của xe phải được trang bị ăng-ten GNSS có độ chính xác cao nên nhu cầu thị trường về ăng-ten GNSS lái xe tự động rất lớn.Với sự phát triển không ngừng của quá trình hiện đại hóa nông nghiệp của Trung Quốc, việc sử dụng uav được trang bị ăng-ten định vị có độ chính xác cao, chẳng hạn như uav bảo vệ thực vật, sẽ tiếp tục gia tăng.

4. Xu hướng phát triển ăng-ten có độ chính xác cao GNSS

Sau nhiều năm phát triển, các công nghệ khác nhau của ăng-ten có độ chính xác cao GNSS đã tương đối trưởng thành, nhưng vẫn còn nhiều hướng bị phá vỡ:

1. Thu nhỏ: Việc thu nhỏ các thiết bị điện tử là xu hướng phát triển vĩnh cửu, đặc biệt trong các ứng dụng như uav và cầm tay thì nhu cầu về ăng-ten cỡ nhỏ càng cấp thiết hơn.Tuy nhiên, hiệu suất của ăng-ten sẽ bị giảm sau khi thu nhỏ.Làm thế nào để giảm kích thước ăng-ten mà vẫn đảm bảo hiệu suất toàn diện là hướng nghiên cứu quan trọng của ăng-ten có độ chính xác cao.

2. Công nghệ chống đa đường: Công nghệ chống đa đường của ăng-ten GNSS chủ yếu bao gồm công nghệ cuộn cảm [3], công nghệ vật liệu điện từ nhân tạo [4] [5], v.v. Tuy nhiên, chúng đều có nhược điểm như kích thước lớn, băng tần hẹp chiều rộng và chi phí cao, và không thể đạt được thiết kế phổ quát.Vì vậy, cần nghiên cứu công nghệ chống đa đường với đặc tính thu nhỏ và băng thông rộng để đáp ứng các yêu cầu ứng dụng khác nhau.

3. Đa chức năng: Ngày nay, ngoài ăng-ten GNSS, nhiều ăng-ten truyền thông được tích hợp trong nhiều thiết bị khác nhau.Các hệ thống liên lạc khác nhau có thể gây nhiễu tín hiệu khác nhau cho ăng-ten GNSS, ảnh hưởng đến việc thu sóng vệ tinh thông thường.Do đó, thiết kế tích hợp của ăng-ten GNSS và ăng-ten truyền thông được thực hiện thông qua tích hợp đa chức năng và hiệu ứng nhiễu giữa các ăng-ten được tính đến trong quá trình thiết kế, có thể cải thiện mức độ tích hợp, cải thiện đặc tính tương thích điện từ và cải thiện hiệu suất của toàn bộ máy.