مع التطوير والتحسين المستمر لتكنولوجيا تحديد المواقع عبر الأقمار الصناعية، تم تطبيق تكنولوجيا تحديد المواقع عالية الدقة في جميع مناحي الحياة في الحياة الحديثة، مثل المسح ورسم الخرائط، والزراعة الدقيقة، والطائرات بدون طيار، والقيادة بدون طيار وغيرها من المجالات، وتكنولوجيا تحديد المواقع عالية الدقة يمكن رؤيته في كل مكان.على وجه الخصوص، مع اكتمال شبكة الجيل الجديد من نظام Beidou للملاحة عبر الأقمار الصناعية وقدوم عصر 5G، من المتوقع أن يؤدي التطوير المستمر لـ Beidou +5G إلى تعزيز تطبيق تكنولوجيا تحديد المواقع عالية الدقة في مجالات جدولة المطارات وفحص الروبوت ومراقبة المركبات وإدارة الخدمات اللوجستية وغيرها من المجالات.لا يمكن فصل تحقيق تقنية تحديد المواقع عالية الدقة عن دعم الهوائي عالي الدقة والخوارزمية عالية الدقة وبطاقة اللوحة عالية الدقة.تقدم هذه الورقة بشكل أساسي تطوير وتطبيق الهوائي عالي الدقة وحالة التكنولوجيا وما إلى ذلك.

1. تطوير وتطبيق هوائي GNSS عالي الدقة

1.1 هوائي عالي الدقة

في مجال GNSS، يعد الهوائي عالي الدقة نوعًا من الهوائيات التي لها متطلبات خاصة لاستقرار مركز طور الهوائي.عادة ما يتم دمجها مع لوحة عالية الدقة لتحقيق تحديد المواقع بدقة عالية لمستوى السنتيمتر أو مستوى المليمتر.في تصميم الهوائي عالي الدقة، عادة ما تكون هناك متطلبات خاصة للمؤشرات التالية: عرض حزمة الهوائي، كسب الارتفاع المنخفض، عدم الاستدارة، معامل انخفاض اللفة، النسبة الأمامية والخلفية، القدرة على مقاومة تعدد المسارات، إلخ. تؤثر بشكل مباشر أو غير مباشر على استقرار مركز الطور للهوائي، ومن ثم تؤثر على دقة تحديد المواقع.

1.2 تطبيق وتصنيف الهوائي عالي الدقة

تم استخدام هوائي GNSS عالي الدقة في البداية في مجال المسح ورسم الخرائط لتحقيق دقة تحديد المواقع الثابتة على مستوى المليمتر في عملية التصميم الهندسي ورسم الخرائط الطبوغرافية ومسوحات التحكم المختلفة.مع نضج تكنولوجيا تحديد المواقع عالية الدقة، يتم تطبيق الهوائي عالي الدقة تدريجيًا في المزيد والمزيد من المجالات، بما في ذلك المحطة المرجعية للتشغيل المستمر، ومراقبة التشوه، ومراقبة الزلازل، وقياس المسح ورسم الخرائط، والمركبات الجوية بدون طيار (uavs)، ومجالات الدقة الزراعة، القيادة الآلية، اختبار القيادة، التدريب على القيادة، الآلات الهندسية وغيرها من المجالات الصناعية، في تطبيقات مختلفة لمتطلبات مؤشر الهوائي لديها أيضا فرق واضح.

1.2.1 نظام CORS، مراقبة التشوه، مراقبة الزلازل – هوائي المحطة المرجعية

هوائي عالي الدقة يستخدم محطة مرجعية للتشغيل المستمر، من خلال المراقبة طويلة المدى للحصول على معلومات دقيقة عن الموقع، ومن خلال نظام اتصالات البيانات في نقل بيانات المراقبة في الوقت الفعلي إلى مركز التحكم، خطأ منطقة مركز التحكم المحسوبة بعد معلمات التصحيح لتعزيز نظام التربة، والنجمة في واس تعزز النظام، وما إلى ذلك، لإرسال رسائل خطأ إلى روفر (العميل)، وأخيرا، يمكن للمستخدم الحصول على معلومات إحداثيات دقيقة [1].

في تطبيق رصد التشوه، ومراقبة الزلازل، وما إلى ذلك، بسبب الحاجة إلى مراقبة دقيقة لكمية التشوه، والكشف عن التشوه الصغير، وذلك للتنبؤ بحدوث الكوارث الطبيعية.

لذلك، في تصميم هوائي عالي الدقة لتطبيقات مثل المحطة المرجعية للتشغيل المستمر ومراقبة التشوه ومراقبة الزلازل، يجب أن يكون الاعتبار الأول هو استقرار مركز الطور الممتاز وقدرته على مقاومة التداخل المتعدد المسارات، وذلك لتوفير دقة في الوقت الحقيقي معلومات الموقع لمختلف الأنظمة المحسنة.بالإضافة إلى ذلك، من أجل توفير أكبر عدد ممكن من معلمات تصحيح الأقمار الصناعية، يجب أن يستقبل الهوائي أكبر عدد ممكن من الأقمار الصناعية، وأصبح نطاق التردد الكامل للنظام الأربعة هو التكوين القياسي.في هذا النوع من التطبيقات، يُستخدم عادةً هوائي المحطة المرجعية (هوائي المحطة المرجعية) الذي يغطي النطاق الكامل للأنظمة الأربعة كهوائي مراقبة للنظام.

1.2.2 المسح ورسم الخرائط - هوائي المسح المدمج

في مجال المسح ورسم الخرائط، من الضروري تصميم هوائي مسح مدمج يسهل دمجه.عادةً ما يتم دمج الهوائي في الجزء العلوي من جهاز استقبال RTK لتحقيق تحديد المواقع بدقة عالية في الوقت الفعلي في مجال المسح ورسم الخرائط.

تعتبر تغطية هوائي القياس المدمج في الاعتبار الرئيسي في تصميم استقرار التردد، وتغطية الشعاع، ومركز الطور، وحجم الهوائي، وما إلى ذلك، خاصة مع تطبيق شبكة RTK، المتكاملة مع 4 جرام، والبلوتوث، وواي فاي جميع شبكات netcom المدمجة. في قياس الهوائي، يحتل تدريجياً حصة السوق الرئيسية، منذ إطلاقه في عام 2016 من قبل غالبية الشركات المصنعة لأجهزة استقبال RTK، وقد تم تطبيقه والترويج له على نطاق واسع.

1.2.3 اختبار القيادة والتدريب على القيادة، القيادة بدون طيار – هوائي قياس خارجي

نظام اختبار القيادة التقليدي له العديد من العيوب، مثل تكلفة الإدخال الكبيرة، وتكلفة التشغيل والصيانة العالية، والأثر البيئي الكبير، والدقة المنخفضة، وما إلى ذلك. بعد تطبيق هوائي عالي الدقة في نظام اختبار القيادة، يتغير النظام من التقييم اليدوي إلى التقييم الذكي، ودقة التقييم عالية، مما يقلل بشكل كبير من التكاليف البشرية والمادية لاختبار القيادة.

في السنوات الأخيرة، تطور نظام القيادة بدون طيار بسرعة.في القيادة بدون طيار، عادةً ما يتم اعتماد تقنية تحديد المواقع الخاصة بـ RTK لتحديد المواقع عالية الدقة وتحديد المواقع المشترك للملاحة بالقصور الذاتي، والتي يمكن أن تحقق دقة تحديد المواقع العالية في معظم البيئات.

في التدريب على القيادة لاختبار القيادة، مثل الأنظمة غير المأهولة، غالبًا ما يتم قياس الهوائي بالشكل الخارجي، والحاجة إلى تردد العمل، وهوائي متعدد التردد مع نظام متعدد يمكن أن يحقق دقة عالية في تحديد المواقع، وإشارة المسارات المتعددة لها تثبيط معين، وبيئة جيدة القدرة على التكيف، يمكن استخدامها على المدى الطويل في البيئة الخارجية دون فشل.

1.2.4 الطائرات بدون طيار — هوائي الطائرات بدون طيار عالي الدقة

في السنوات الأخيرة، تطورت صناعة الطائرات بدون طيار بسرعة.تم استخدام الطائرات بدون طيار على نطاق واسع في حماية النباتات الزراعية والمسح ورسم الخرائط ودوريات خطوط الكهرباء وسيناريوهات أخرى.في مثل هذه السيناريوهات، فقط المجهز بهوائي عالي الدقة يمكنه ضمان دقة وكفاءة وسلامة العمليات المختلفة.نظرًا لخصائص السرعة العالية والحمل الخفيف والتحمل القصير للطائرات بدون طيار، يركز تصميم هوائي الطائرات بدون طيار عالي الدقة بشكل أساسي على الوزن والحجم واستهلاك الطاقة وعوامل أخرى، ويحقق تصميم النطاق العريض إلى أقصى حد ممكن على أساس ضمان الوزن والحجم.

2، حالة تكنولوجيا هوائي GNSS في الداخل والخارج

2.1 الوضع الحالي لتكنولوجيا الهوائيات الأجنبية عالية الدقة

بدأت الأبحاث الأجنبية حول الهوائي عالي الدقة في وقت مبكر، وتم تطوير سلسلة من منتجات الهوائي عالية الدقة ذات الأداء الجيد، مثل هوائي الاختناق من سلسلة GNSS 750 من NoVatel، وهوائي سلسلة Zepryr من Trimble، وهوائي Leica AR25، وما إلى ذلك، من بين والتي يوجد بها العديد من أشكال الهوائيات ذات الأهمية الابتكارية الكبيرة.لذلك، في الماضي لفترة طويلة من الزمن، خرج سوق الهوائي عالي الدقة في الصين عن احتكار المنتجات الأجنبية.ومع ذلك، في السنوات العشر الأخيرة، مع ظهور عدد كبير من الشركات المصنعة المحلية، لم يكن لأداء الهوائي عالي الدقة GNSS الأجنبي أي ميزة في الأساس، لكن الشركات المصنعة المحلية عالية الدقة بدأت في توسيع السوق إلى دول أجنبية.

بالإضافة إلى ذلك، قامت بعض الشركات المصنعة لهوائيات GNSS الجديدة أيضًا بتطويرها في السنوات الأخيرة، مثل Maxtena وTallysman وما إلى ذلك، والتي تكون منتجاتها بشكل أساسي هوائيات GNSS صغيرة تستخدم للطائرات بدون طيار والمركبات والأنظمة الأخرى.عادة ما يكون شكل الهوائي عبارة عن هوائي شريطي دقيق مع ثابت عازل كهربائي عالي أو هوائي حلزوني بأربعة أذرع.في هذا النوع من تكنولوجيا تصميم الهوائي، لا تتمتع الشركات المصنعة الأجنبية بأي ميزة، حيث تدخل المنتجات المحلية والأجنبية فترة المنافسة المتجانسة.

2.2 الوضع الحالي لتكنولوجيا الهوائيات المحلية عالية الدقة

في العقد الماضي، بدأ عدد من الشركات المصنعة المحلية للهوائيات عالية الدقة في النمو والتطورvelop، مثل Huaxin Antenna، وZhonghaida، وDingyao، وJiali Electronics، وما إلى ذلك، والتي طورت سلسلة من منتجات الهوائيات عالية الدقة مع حقوق ملكية فكرية مستقلة.

على سبيل المثال، في مجال هوائي المحطة المرجعية وهوائي القياس المدمج، لا يصل هوائي الاختناق ثلاثي الأبعاد والهوائي المدمج لـ HUaxin إلى المستوى الرائد الدولي للأداء فحسب، بل يلبي أيضًا متطلبات التطبيقات البيئية المختلفة بموثوقية عالية، عمر خدمة طويل ومعدل فشل منخفض جدًا.

في صناعة المركبات والطائرات بدون طيار وغيرها من الصناعات، كانت تكنولوجيا تصميم هوائي القياس الخارجي والهوائي الحلزوني بأربعة أذرع ناضجة نسبيًا، وقد تم استخدامها على نطاق واسع في تطبيق نظام اختبار القيادة، والقيادة بدون طيار، والطائرات بدون طيار وغيرها من الصناعات، وحققت فوائد اقتصادية واجتماعية جيدة.

3. الوضع الحالي وآفاق سوق هوائيات GNSS

في عام 2018، بلغ إجمالي قيمة إنتاج صناعة الملاحة عبر الأقمار الصناعية وخدمات تحديد المواقع في الصين 301.6 مليار يوان، بزيادة 18.3% مقارنة بعام 2017 [2]، وسيصل إلى 400 مليار يوان في عام 2020؛وفي عام 2019، بلغت القيمة الإجمالية لسوق الملاحة عبر الأقمار الصناعية العالمية 150 مليار يورو، وبلغ عدد مستخدمي محطات GNSS 6.4 مليار.تعد صناعة الشبكات العالمية لسواتل الملاحة واحدة من الصناعات القليلة التي تغلبت على الانكماش الاقتصادي العالمي.وتتوقع وكالة GNSS الأوروبية أن يتضاعف حجم سوق الملاحة عبر الأقمار الصناعية العالمية إلى أكثر من 300 مليار يورو في العقد المقبل، مع زيادة عدد محطات GNSS إلى 9.5 مليار.

السوق العالمية للملاحة عبر الأقمار الصناعية، المطبقة على حركة المرور على الطرق، والمركبات الجوية بدون طيار في مجالات مثل المعدات الطرفية هي في السنوات العشر القادمة الجزء الأسرع نموًا في السوق: الذكاء، والمركبات بدون طيار هي اتجاه التطوير الرئيسي، وقدرة القيادة الآلية لمركبات الطرق المستقبلية يجب أن تكون السيارة مجهزة بهوائي GNSS بدقة عالية، وبالتالي فإن الطلب الكبير في السوق على القيادة التلقائية لهوائي GNSS.مع التطور المستمر للتحديث الزراعي في الصين، سيستمر استخدام الطائرات بدون طيار المجهزة بهوائي تحديد المواقع عالي الدقة، مثل الطائرات بدون طيار لحماية النباتات، في الزيادة.

4. اتجاه تطوير هوائي GNSS عالي الدقة

بعد سنوات من التطوير، أصبحت التقنيات المختلفة لهوائي GNSS عالي الدقة ناضجة نسبيًا، ولكن لا يزال هناك العديد من الاتجاهات التي يتعين كسرها:

1. التصغير: يعد تصغير المعدات الإلكترونية اتجاهًا دائمًا للتطور، خاصة في تطبيقات مثل الطائرات بدون طيار والأجهزة المحمولة، حيث أصبح الطلب على الهوائي صغير الحجم أكثر إلحاحًا.ومع ذلك، سيتم تقليل أداء الهوائي بعد التصغير.تعد كيفية تقليل حجم الهوائي مع ضمان الأداء الشامل اتجاهًا بحثيًا مهمًا للهوائي عالي الدقة.

2. التكنولوجيا المضادة لتعدد المسارات: تشتمل التكنولوجيا المضادة لتعدد المسارات لهوائي GNSS بشكل أساسي على تقنية الملف الخانق [3]، وتكنولوجيا المواد الكهرومغناطيسية الاصطناعية [4] [5]، وما إلى ذلك. ومع ذلك، فإن جميعها لها عيوب مثل الحجم الكبير والنطاق الضيق العرض والتكلفة العالية، ولا يمكن تحقيق التصميم العالمي.لذلك، من الضروري دراسة تقنية مكافحة تعدد المسارات ذات خصائص التصغير والنطاق العريض لتلبية متطلبات التطبيقات المختلفة.

3. متعدد الوظائف: في الوقت الحاضر، بالإضافة إلى هوائي GNSS، تم دمج أكثر من هوائي اتصال في الأجهزة المختلفة.قد تتسبب أنظمة الاتصالات المختلفة في حدوث تداخلات مختلفة للإشارة إلى هوائي GNSS، مما يؤثر على الاستقبال العادي للأقمار الصناعية.لذلك، يتم تحقيق التصميم المتكامل لهوائي GNSS وهوائي الاتصالات من خلال التكامل متعدد الوظائف، ويتم أخذ تأثير التداخل بين الهوائيات في الاعتبار أثناء التصميم، مما يمكن أن يحسن درجة التكامل، ويحسن خصائص التوافق الكهرومغناطيسي ويحسن أداء الآلة بأكملها.