עם הפיתוח והשיפור המתמשך של טכנולוגיית מיקום לוויינים, טכנולוגיית מיקום דיוק גבוהה יושמה בכל תחומי החיים של החיים המודרניים, כגון מדידות ומיפוי, חקלאות מדויקת, מל"ט, נהיגה בלתי מאוישת ותחומים אחרים, טכנולוגיית מיקום דיוק גבוהה. ניתן לראות בכל מקום.בפרט, עם השלמת הרשת של הדור החדש של מערכת לוויין הניווט Beidou וכניסתו של עידן ה-5G, הפיתוח המתמשך של Beidou +5G צפוי לקדם את היישום של טכנולוגיית מיקום דיוק גבוהה בתחומי תזמון שדות התעופה , בדיקת רובוטים, ניטור רכבים, ניהול לוגיסטי ותחומים נוספים.המימוש של טכנולוגיית מיקום דיוק גבוהה הוא בלתי נפרד מהתמיכה של אנטנה דיוק גבוהה, אלגוריתם דיוק גבוה וכרטיס לוח דיוק גבוה.מאמר זה מציג בעיקר את הפיתוח והיישום של אנטנה דיוק גבוהה, מצב טכנולוגיה וכן הלאה.

1. פיתוח ויישום אנטנת GNSS בעלת דיוק גבוה

1.1 אנטנה בעלת דיוק גבוה

בתחום ה-GNSS, אנטנה בעלת דיוק גבוה היא סוג של אנטנה שיש לה דרישות מיוחדות ליציבות מרכז הפאזה של האנטנה.זה בדרך כלל משולב עם לוח דיוק גבוה כדי לממש את המיקום המדויק של רמת סנטימטר או רמת מילימטר.בתכנון של אנטנה בעלת דיוק גבוה, בדרך כלל יש דרישות מיוחדות לאינדיקטורים הבאים: רוחב אלומת אנטנה, רווח גובה נמוך, אי-עגולות, מקדם נפילת גלגול, יחס קדמי ואחורי, יכולת אנטי-ריבוי נתיבים וכו'. להשפיע באופן ישיר או עקיף על יציבות מרכז הפאזה של האנטנה, ולאחר מכן להשפיע על דיוק המיקום.

1.2 יישום וסיווג של אנטנה בעלת דיוק גבוה

אנטנת ה-GNSS בעלת הדיוק הגבוה שימשה בתחילה בתחום המדידות והמיפוי כדי להשיג דיוק מיקום סטטי ברמת מילימטר בתהליך הנדסת לופטינג, מיפוי טופוגרפי וסקרי בקרה שונים.עם טכנולוגיית מיקום דיוק גבוהה שהולכת ונעשית בוגרת יותר, האנטנה ברמת הדיוק הגבוהה מיושמת בהדרגה ביותר ויותר תחומים, לרבות תחנת ייחוס פעולה רציפה, ניטור דפורמציה, ניטור רעידות אדמה, מדידת מדידות ומיפוי, כלי טיס בלתי מאוישים (מל"טים), אזורי דיוק. חקלאות, נהיגה אוטומטית, אימון נהיגה במבחן נהיגה, מכונות הנדסיות ואזורי תעשייה אחרים, ביישומים שונים לדרישת המדד של האנטנה יש גם את ההבדל הברור.

1.2.1 מערכת CORS, ניטור דפורמציה, ניטור סיסמי – אנטנת תחנת ייחוס

אנטנה בעלת דיוק גבוה השתמשה בתחנת ייחוס פעולה רציפה, באמצעות תצפית ארוכת טווח לקבלת מידע מיקום מדויק, ודרך מערכת תקשורת הנתונים בזמן אמת שידור נתוני תצפית למרכז הבקרה, השגיאה של אזור מרכז הבקרה המחושב לאחר פרמטרי תיקון כדי לשפר את מערכת הקרקע, וכוכב ב-waas לשפר את המערכת, וכו', כדי לשלוח הודעות שגיאה לרובר (לקוח), לבסוף, המשתמש יכול לקבל מידע מדויק על קואורדינטות [1].

ביישום ניטור עיוות, ניטור רעידות אדמה וכן הלאה, בגלל הצורך לנטר במדויק את כמות העיוות, זיהוי עיוות קטן, כדי לחזות את התרחשותם של אסונות טבע.

לכן, בתכנון של אנטנה בעלת דיוק גבוה עבור יישומים כגון תחנת ייחוס בהפעלה רציפה, ניטור עיוות וניטור סיסמי, השיקול הראשון חייב להיות יציבות מרכז הפאזה המעולה שלה ויכולת הפרעות נגד ריבוי נתיבים, כדי לספק מדויק בזמן אמת. מידע מיקום עבור מערכות משופרות שונות.בנוסף, על מנת לספק כמה שיותר פרמטרים לתיקון לוויינים, האנטנה חייבת לקלוט כמה שיותר לוויינים, ארבע מערכת תדרים מלאה הפכה לתצורה סטנדרטית.ביישום מסוג זה, אנטנת תחנת ייחוס (אנטנת תחנת ייחוס) המכסה את כל הרצועה של ארבע מערכות משמשת בדרך כלל כאנטנת התצפית של המערכת.

1.2.2 מדידות ומיפוי – אנטנת מדידה מובנית

בתחום המדידות והמיפוי יש צורך בתכנון אנטנת מדידה מובנית שקל לשלב אותה.האנטנה לרוב מובנית בחלק העליון של מקלט ה-RTK כדי להשיג מיקום בזמן אמת ודיוק גבוה בתחום המדידות והמיפוי.

כיסוי אנטנה מובנה בשיקול העיקרי בתכנון יציבות תדר, כיסוי אלומה, מרכז פאזה, גודל האנטנה וכו', במיוחד עם יישום רשת RTK, משולבת עם 4 גרם, בלוטות', WiFi הכל נטקום מובנה- במדידת אנטנות תופסים בהדרגה את נתח השוק העיקרי, מאז שהושק בשנת 2016 על ידי רוב יצרני מקלטי RTK, זה יושם וקודם באופן נרחב.

1.2.3 מבחן נהיגה ואימוני נהיגה, נהיגה בלתי מאוישת – אנטנת מדידה חיצונית

למערכת מבחני הנהיגה המסורתית חסרונות רבים, כגון עלות קלט גדולה, עלות תפעול ותחזוקה גבוהה, השפעה סביבתית רבה, דיוק נמוך וכו'. לאחר יישום אנטנה דיוק גבוהה במערכת מבחני הנהיגה, המערכת משתנה מהערכה ידנית. להערכה חכמה, ודיוק ההערכה גבוה, מה שמפחית מאוד את העלויות האנושיות והחומריות של מבחן הנהיגה.

בשנים האחרונות, מערכת נהיגה בלתי מאוישת התפתחה במהירות.בנהיגה בלתי מאוישת, בדרך כלל מאמצים את טכנולוגיית המיקום של מיקום דיוק גבוה RTK ומיקום משולב ניווט אינרציאלי, מה שיכול להשיג דיוק מיקום גבוה ברוב הסביבות.

בהכשרת נהיגה במבחן הנהיגה, כגון מערכות בלתי מאוישות, לעתים קרובות נמדדת אנטנה עם הצורה החיצונית, הצורך לעבוד בתדר, אנטנה מרובת תדרים עם מערכת מרובת יכולה להשיג דיוק מיקום גבוה, לאות הרב-נתיבים יש עיכוב מסוים וסביבה טובה יכולת הסתגלות, יכולה להיות שימוש לטווח ארוך בסביבה חיצונית ללא כישלון.

1.2.4 מל"ט - אנטנת uav ברמת דיוק גבוהה

בשנים האחרונות, תעשיית המל"טים התפתחה במהירות.Uav נמצא בשימוש נרחב בהגנת צמחים חקלאיים, מדידות ומיפוי, סיור קווי חשמל ותרחישים אחרים.בתרחישים כאלה, רק מצויד באנטנה בעלת דיוק גבוה יכול להבטיח את הדיוק, היעילות והבטיחות של פעולות שונות.בשל המאפיינים של מהירות גבוהה, עומס קל וסיבולת קצרה של UAV, העיצוב של אנטנת UAV בעלת דיוק גבוה מתמקד בעיקר במשקל, גודל, צריכת חשמל וגורמים אחרים, ומממש עיצוב פס רחב ככל האפשר בהנחה של הבטחה משקל וגודל.

2, מצב טכנולוגיית אנטנת GNSS בבית ומחוצה לה

2.1 מצב נוכחי של טכנולוגיית אנטנה זרה בעלת דיוק גבוה

מחקר זר על אנטנות דיוק גבוה החל מוקדם, ופותחה סדרה של מוצרי אנטנות דיוק גבוה עם ביצועים טובים, כגון אנטנת משנק מסדרת GNSS 750 של NoVatel, אנטנת סדרת Zepryr של Trimble, אנטנת Leica AR25 וכו', בין היתר. שיש הרבה צורות אנטנה בעלות משמעות חדשנית גדולה.לכן, בעבר במשך תקופה ארוכה, שוק האנטנות הדיוק הגבוה של סין נמצא מחוץ למונופול של מוצרים זרים.עם זאת, בעשר השנים האחרונות, עם עלייתם של מספר רב של יצרנים מקומיים, לביצועי אנטנות GNSS זר ברמת דיוק גבוהה אין בעצם יתרון, אך היצרנים המקומיים בעלי דיוק גבוה החלו להרחיב את השוק למדינות זרות.

בנוסף, התפתחו בשנים האחרונות גם כמה יצרניות אנטנות GNSS חדשות כמו Maxtena, Tallysman ועוד, שמוצריהם הם בעיקר אנטנות GNSS קטנות המשמשות למערכות UAV, רכב ועוד.צורת האנטנה היא בדרך כלל אנטנת microstrip עם קבוע דיאלקטרי גבוה או אנטנה ספירלית עם ארבע זרועות.בסוג זה של טכנולוגיית עיצוב אנטנות, ליצרנים זרים אין יתרון, מוצרים מקומיים וזרים נכנסים לתקופה של תחרות הומוגנית.

2.2 המצב הנוכחי של טכנולוגיית אנטנה ביתית בעלת דיוק גבוה

בעשור האחרון, מספר יצרני אנטנות מקומיים בעלי דיוק גבוה החלו לצמוח ולהתעלםvelop, כגון Huaxin Antenna, Zhonghaida, Dingyao, Jiali Electronics וכו', שפיתחה סדרה של מוצרי אנטנה בעלי דיוק גבוה עם זכויות קניין רוחני עצמאיות.

לדוגמא, בתחום אנטנת תחנת ייחוס ואנטנת מדידה מובנית, אנטנת המשנק התלת מימדית של HUaxin והאנטנה המשולבת של נטקום מלא לא רק מגיעות לרמת הביצועים המובילה בעולם, אלא גם עומדות בדרישות של יישומים סביבתיים שונים באמינות גבוהה, חיי שירות ארוכים ושיעור תקלות נמוך מאוד.

בתעשיית הרכב, המל"ט ותעשיות אחרות, טכנולוגיית העיצוב של אנטנת מדידה חיצונית ואנטנת ספירלה עם ארבע זרועות הייתה בוגרת יחסית, ונמצאה בשימוש נרחב ביישום של מערכת מבחני נהיגה, נהיגה בלתי מאוישת, מל"ט ותעשיות אחרות, והשיג יתרונות כלכליים וחברתיים טובים.

3. המצב הנוכחי והסיכוי לשוק אנטנות GNSS

בשנת 2018, ערך התפוקה הכולל של תעשיית הניווט הלווייני ושירותי המיקום בסין הגיע ל-301.6 מיליארד יואן, עלייה של 18.3% בהשוואה ל-2017 [2], ויגיע ל-400 מיליארד יואן ב-2020;בשנת 2019, הערך הכולל של שוק הניווט הלווייני העולמי היה 150 מיליארד יורו, ומספר המשתמשים במסוף GNSS הגיע ל-6.4 מיליארד.תעשיית ה-GNSS היא אחת התעשיות הבודדות שהתמודדו עם השפל הכלכלי העולמי.סוכנות ה-GNSS האירופית צופה כי שוק הניווט הלווייני העולמי יוכפל ליותר מ-300 מיליארד יורו בעשור הקרוב, כאשר מספר מסופי ה-GNSS יגדל ל-9.5 מיליארד.

שוק ניווט לווייני עולמי, המיושם על תנועת כבישים, כלי טיס בלתי מאוישים בתחומים כמו ציוד קצה הוא ב-10 השנים הבאות הפלח הצומח ביותר בשוק: מודיעין, כלי רכב בלתי מאוישים הוא כיוון הפיתוח העיקרי, יכולת נהיגה אוטומטית של כלי רכב עתידיים של הרכב חייב להיות מצויד באנטנת GNSS יש דיוק גבוה, ולכן הביקוש העצום בשוק עבור אנטנת GNSS נהיגה אוטומטית.עם ההתפתחות המתמשכת של המודרניזציה החקלאית של סין, השימוש ב-uav המצויד באנטנת מיקום ברמת דיוק גבוהה, כגון הגנת צמחים, ימשיך לגדול.

4. מגמת פיתוח של אנטנת GNSS בעלת דיוק גבוה

לאחר שנים של פיתוח, טכנולוגיות שונות של אנטנת GNSS ברמת דיוק גבוהה היו בשלות יחסית, אבל עדיין יש הרבה כיוונים שצריך לשבור:

1. מזעור: מזעור ציוד אלקטרוני הוא מגמת פיתוח נצחית, במיוחד ביישומים כמו uav ו-handheld, הדרישה לאנטנה בגודל קטן היא דחופה יותר.עם זאת, ביצועי האנטנה יופחתו לאחר המזעור.כיצד להקטין את גודל האנטנה תוך הבטחת הביצועים המקיפים הוא כיוון מחקר חשוב של האנטנה בעלת הדיוק הגבוה.

2. טכנולוגיה נגד ריבוי נתיבים: הטכנולוגיה נגד ריבוי נתיבים של אנטנת GNSS כוללת בעיקר טכנולוגיית סליל משנק [3], טכנולוגיית חומרים אלקטרומגנטיים מלאכותיים [4][5] וכו'. עם זאת, לכולם יש חסרונות כמו גודל גדול, פס צר רוחב ועלות גבוהה, ואינו יכול להשיג עיצוב אוניברסלי.לכן, יש צורך ללמוד את הטכנולוגיה נגד ריבוי נתיבים עם מאפיינים של מזעור ופס רחב כדי לעמוד בדרישות יישום שונות.

3. רב תכליתי: כיום, בנוסף לאנטנת GNSS, משולבת יותר מאנטנת תקשורת אחת במכשירים שונים.מערכות תקשורת שונות עלולות לגרום להפרעות אותות שונות לאנטנת GNSS, ולהשפיע על קליטת לוויין רגילה.לכן, העיצוב המשולב של אנטנת GNSS ואנטנת תקשורת מתממש באמצעות אינטגרציה מרובת פונקציות, ואפקט ההפרעה בין אנטנות נלקח בחשבון במהלך התכנון, מה שיכול לשפר את מידת האינטגרציה, לשפר את מאפייני התאימות האלקטרומגנטית ולשפר את הביצועים של את כל המכונה.