สายด่วนบริการ
ข่าวสาร
ข่าวสาร
ภาพรวมของการพัฒนาเสาอากาศความแม่นยำสูงสำหรับระบบ GNSS
2021-12-28
549
การแนะนำ
ด้วยการพัฒนาและปรับปรุงอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีระบุตำแหน่งด้วยดาวเทียม เทคโนโลยีระบุตำแหน่งความแม่นยำสูงจึงถูกนำมาใช้ในทุกด้านของชีวิตสมัยใหม่ ตัวอย่างเช่น ในด้านการสำรวจและทำแผนที่ เกษตรกรรมแม่นยำ โดรน และยานยนต์ไร้คนขับ เทคโนโลยีระบุตำแหน่งความแม่นยำสูงสามารถพบเห็นได้ทั่วไป โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อระบบนำทางด้วยดาวเทียมรุ่นใหม่ของ Beidou ได้เชื่อมต่อเครือข่ายอย่างสมบูรณ์และการมาถึงของยุค 5G การพัฒนาอย่างต่อเนื่องของ Beidou + 5G คาดว่าจะส่งเสริมการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีระบุตำแหน่งความแม่นยำสูงในด้านการควบคุมการจราจรทางอากาศ การตรวจสอบด้วยหุ่นยนต์ การติดตามยานพาหนะ การจัดการโลจิสติกส์ และด้านอื่นๆ การใช้งานเทคโนโลยีระบุตำแหน่งความแม่นยำสูงนั้นแยกไม่ออกจากการสนับสนุนของเสาอากาศความแม่นยำสูง อัลกอริทึมความแม่นยำสูง และบอร์ดความแม่นยำสูง บทความนี้จึงนำเสนอการพัฒนาและการประยุกต์ใช้เสาอากาศความแม่นยำสูงและสถานะปัจจุบันของเทคโนโลยีเป็นหลัก
1. การพัฒนาและการประยุกต์ใช้เสาอากาศความแม่นยำสูงของระบบ GNSS
1.1 บทนำเกี่ยวกับเสาอากาศความแม่นยำสูง
ในด้านระบบ GNSS เสาอากาศความแม่นยำสูงเป็นเสาอากาศประเภทหนึ่งที่มีข้อกำหนดพิเศษสำหรับความเสถียรของจุดศูนย์กลางเฟสของเสาอากาศ โดยปกติจะใช้ร่วมกับแผงวงจรความแม่นยำสูงเพื่อให้ได้ตำแหน่งที่มีความแม่นยำสูงระดับเซนติเมตรหรือมิลลิเมตร ในการออกแบบเสาอากาศความแม่นยำสูง มักจะมีข้อกำหนดพิเศษสำหรับตัวชี้วัดต่อไปนี้ของเสาอากาศ ได้แก่ ความกว้างของลำแสงเสาอากาศ อัตราขยายในแนวดิ่งต่ำ ความไม่กลม ค่าสัมประสิทธิ์การลดลง อัตราส่วนด้านหน้าต่อด้านหลัง ความต้านทานต่อหลายเส้นทาง เป็นต้น ตัวชี้วัดเหล่านี้จะส่งผลกระทบโดยตรงหรือโดยอ้อมต่อความเสถียรของจุดศูนย์กลางเฟสของเสาอากาศ ซึ่งส่งผลต่อความแม่นยำในการระบุตำแหน่ง
1.2 การประยุกต์ใช้งานและการจำแนกประเภทของเสาอากาศความแม่นยำสูง
เสาอากาศ GNSS ความแม่นยำสูงนั้น เดิมทีส่วนใหญ่ใช้ในงานสำรวจและทำแผนที่ เพื่อให้ได้ความแม่นยำในการระบุตำแหน่งแบบคงที่ระดับมิลลิเมตร ในงานปักหมุดทางวิศวกรรม การทำแผนที่ภูมิประเทศ และกระบวนการวัดควบคุมต่างๆ เมื่อเทคโนโลยีการระบุตำแหน่งความแม่นยำสูงพัฒนาขึ้นเรื่อยๆ เสาอากาศความแม่นยำสูงจึงค่อยๆ ถูกนำไปใช้ในหลายๆ สาขามากขึ้น รวมถึงสถานีอ้างอิงที่ทำงานอย่างต่อเนื่อง การตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงรูปทรง การตรวจสอบแผ่นดินไหว การสำรวจและทำแผนที่ โดรน เกษตรกรรมแม่นยำ การขับขี่อัตโนมัติ การทดสอบการขับขี่และการฝึกอบรมการขับขี่ เครื่องจักรกลทางวิศวกรรม และสาขาอุตสาหกรรมอื่นๆ ข้อกำหนดด้านดัชนีของเสาอากาศในแต่ละการใช้งานก็แตกต่างกันอย่างมากเช่นกัน
1.2.1 ระบบ CORS การตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงรูปทรง เสาอากาศสถานีอ้างอิงสำหรับการตรวจวัดแผ่นดินไหว
เมื่อใช้เสาอากาศความแม่นยำสูงในสถานีอ้างอิงที่ทำงานอย่างต่อเนื่อง จะได้รับข้อมูลตำแหน่งที่แม่นยำผ่านการสังเกตการณ์ระยะยาว และข้อมูลการสังเกตการณ์จะถูกส่งไปยังศูนย์ควบคุมแบบเรียลไทม์ผ่านระบบสื่อสารข้อมูล ศูนย์ควบคุมจะคำนวณพารามิเตอร์การแก้ไขข้อผิดพลาดในพื้นที่ จากนั้นส่งข้อมูลข้อผิดพลาดไปยังโรเวอร์ (ฝั่งผู้ใช้) ผ่านระบบเพิ่มประสิทธิภาพบนภาคพื้นดิน ระบบเพิ่มประสิทธิภาพในพื้นที่กว้าง ระบบเพิ่มประสิทธิภาพบนดาวเทียม ฯลฯ ซึ่งในที่สุดจะทำให้ผู้ใช้ได้รับข้อมูลพิกัดที่แม่นยำ [1]ในการใช้งานต่างๆ เช่น การตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงรูปทรงและการตรวจสอบแผ่นดินไหว จำเป็นต้องตรวจสอบปริมาณการเปลี่ยนแปลงรูปทรงอย่างแม่นยำและตรวจจับการเปลี่ยนแปลงรูปทรงเล็กน้อยเพื่อคาดการณ์การเกิดภัยพิบัติทางธรรมชาติดังนั้น ในการออกแบบเสาอากาศความแม่นยำสูงสำหรับการใช้งานต่างๆ เช่น สถานีอ้างอิงที่ทำงานอย่างต่อเนื่อง การตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงรูปทรง และการตรวจสอบแผ่นดินไหว สิ่งแรกที่ต้องพิจารณาคือความเสถียรของจุดศูนย์กลางเฟสที่ดีเยี่ยมและความสามารถในการป้องกันการรบกวนจากหลายเส้นทาง เพื่อให้สามารถให้ข้อมูลตำแหน่งที่แม่นยำแบบเรียลไทม์สำหรับระบบปรับปรุงต่างๆ ได้ นอกจากนี้ เพื่อให้ได้พารามิเตอร์การแก้ไขจากดาวเทียมให้ได้มากที่สุด เสาอากาศจะต้องรับสัญญาณจากดาวเทียมให้ได้มากที่สุด และการกำหนดค่าแบบเต็มย่านความถี่ของสี่ระบบได้กลายเป็นมาตรฐาน ในการใช้งานดังกล่าว เสาอากาศสถานีอ้างอิง (เสาอากาศสถานีฐาน) ที่ครอบคลุมย่านความถี่ทั้งหมดของสี่ระบบมักถูกใช้เป็นเสาอากาศสังเกตการณ์ของระบบ
1.2.2 การวัดและการทำแผนที่ - เสาอากาศวัดในตัว
ในด้านการวัดและการทำแผนที่ จำเป็นต้องออกแบบเสาอากาศวัดแบบติดตั้งในตัวที่ง่ายต่อการใช้งาน โดยปกติเสาอากาศจะถูกติดตั้งไว้ด้านบนของตัวรับสัญญาณ RTK เพื่อให้ได้ตำแหน่งที่มีความแม่นยำสูงแบบเรียลไทม์ในด้านการวัดและการทำแผนที่ปัจจัยหลักในการออกแบบเสาอากาศวัดแบบติดตั้งในตัว ได้แก่ การครอบคลุมย่านความถี่ การครอบคลุมลำแสง ความเสถียรของจุดศูนย์กลางเฟส ขนาดเสาอากาศ เป็นต้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับการแพร่หลายของแอปพลิเคชัน RTK แบบเครือข่าย เสาอากาศวัดแบบติดตั้งในตัวที่รวม 4G, Bluetooth และ WiFi เข้าไว้ด้วยกัน ได้ค่อยๆ ครองส่วนแบ่งตลาดส่วนใหญ่ ตั้งแต่เปิดตัวในปี 2016 เสาอากาศเหล่านี้ได้รับความนิยมจากผู้ผลิตเครื่องรับ RTK ส่วนใหญ่ และมีการใช้งานและส่งเสริมอย่างกว้างขวาง
1.2.3 การทดสอบการขับขี่และการฝึกขับขี่ การขับขี่อัตโนมัติ - เสาอากาศวัดภายนอก
ระบบทดสอบการขับขี่แบบดั้งเดิมมีข้อเสียหลายประการ เช่น ต้นทุนการลงทุนสูง ต้นทุนการดำเนินงานและการบำรุงรักษาสูง ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมมาก ความแม่นยำต่ำ เป็นต้น หลังจากนำเสาอากาศความแม่นยำสูงมาใช้ในระบบทดสอบการขับขี่ ระบบทดสอบการขับขี่จะเปลี่ยนจากการตัดสินด้วยตนเองไปเป็นการตัดสินอัจฉริยะ ด้วยความแม่นยำในการตัดสินที่สูงขึ้น ซึ่งช่วยลดต้นทุนด้านบุคลากรและวัสดุในการทดสอบการขับขี่ได้อย่างมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ระบบขับขี่ไร้คนขับได้พัฒนาอย่างรวดเร็ว ในระบบขับขี่ไร้คนขับ มักใช้เทคโนโลยีระบุตำแหน่งที่ผสมผสานการระบุตำแหน่งความแม่นยำสูงแบบ RTK และการนำทางด้วยระบบเฉื่อย ซึ่งสามารถบรรลุความแม่นยำในการระบุตำแหน่งสูงในสภาพแวดล้อมส่วนใหญ่ในการทดสอบการขับขี่ การฝึกขับขี่ การขับขี่อัตโนมัติ และระบบอื่นๆ มักใช้เสาอากาศวัดภายนอก ซึ่งต้องใช้เสาอากาศที่มีแถบความถี่การทำงานหลายระบบและหลายความถี่ สามารถให้ความแม่นยำในการระบุตำแหน่งที่สูงขึ้น มีความสามารถในการลดสัญญาณรบกวนหลายเส้นทาง มีความสามารถในการปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมได้ดี และสามารถใช้งานในสภาพแวดล้อมกลางแจ้งได้เป็นเวลานานโดยไม่เกิดความเสียหาย
1.2.4 โดรน - เสาอากาศโดรนความแม่นยำสูง
อุตสาหกรรมโดรนได้พัฒนาอย่างรวดเร็วในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา โดรนถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการปกป้องพืชผลทางการเกษตร การสำรวจและทำแผนที่ การตรวจสอบสายส่งไฟฟ้า และสถานการณ์อื่นๆ ในสถานการณ์ดังกล่าว เสาอากาศที่มีความแม่นยำสูงเท่านั้นที่จะช่วยให้มั่นใจได้ถึงความถูกต้อง ประสิทธิภาพ และความปลอดภัยในการปฏิบัติงานต่างๆ เนื่องจากโดรนมีลักษณะเด่นคือ ความเร็วสูง น้ำหนักเบา และระยะเวลาบินสั้น การออกแบบเสาอากาศโดรนที่มีความแม่นยำสูงจึงมุ่งเน้นไปที่ปัจจัยต่างๆ เช่น น้ำหนัก ขนาด และการใช้พลังงาน โดยมุ่งหวังที่จะออกแบบให้มีช่วงความถี่กว้างที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ในขณะที่ยังคงรักษาน้ำหนักและขนาดให้เหมาะสม
2. สถานะปัจจุบันของเทคโนโลยีเสาอากาศ GNSS ทั้งในและต่างประเทศ
2.1 สถานะปัจจุบันของเทคโนโลยีเสาอากาศความแม่นยำสูงจากต่างประเทศ
การวิจัยเกี่ยวกับเสาอากาศความแม่นยำสูงในต่างประเทศเริ่มต้นขึ้นก่อนหน้านี้ และมีการพัฒนาผลิตภัณฑ์เสาอากาศความแม่นยำสูงที่มีประสิทธิภาพดีขึ้นหลายรุ่น เช่น เสาอากาศแบบขดลวดเหนี่ยวนำ GNSS 750 ซีรีส์ของ NoVatel, เสาอากาศ Zepryr ซีรีส์ของ Trimble, เสาอากาศ Leica AR25 เป็นต้น ซึ่งมีรูปแบบเสาอากาศที่ล้ำสมัยมากมาย ดังนั้น ในอดีต ตลาดเสาอากาศความแม่นยำสูงของประเทศจึงถูกครอบงำโดยผลิตภัณฑ์จากต่างประเทศมาเป็นเวลานาน อย่างไรก็ตาม ในช่วงสิบปีที่ผ่านมา ด้วยการเติบโตของผู้ผลิตในประเทศจำนวนมาก เสาอากาศ GNSS ความแม่นยำสูงจากต่างประเทศจึงไม่มีข้อได้เปรียบในด้านประสิทธิภาพอีกต่อไป ในทางกลับกัน ผู้ผลิตเสาอากาศความแม่นยำสูงในประเทศได้เริ่มขยายตลาดไปต่างประเทศมากขึ้นนอกจากนี้ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีผู้ผลิตเสาอากาศ GNSS รายใหม่ๆ เกิดขึ้นในต่างประเทศ เช่น Maxtena, Tallysman เป็นต้น ผลิตภัณฑ์ของพวกเขาส่วนใหญ่เป็นเสาอากาศ GNSS ขนาดเล็กที่ใช้ในโดรน ยานพาหนะ และระบบอื่นๆ รูปทรงของเสาอากาศมักจะเป็นเสาอากาศไมโครสตริปที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกสูง หรือเสาอากาศแบบเกลียวสี่แขน ผู้ผลิตจากต่างประเทศไม่มีความได้เปรียบในด้านเทคโนโลยีการออกแบบเสาอากาศประเภทนี้อีกต่อไป และผลิตภัณฑ์ทั้งในและต่างประเทศกำลังเข้าสู่ช่วงของการแข่งขันที่สูสีกัน
2.2 สถานะปัจจุบันของเทคโนโลยีเสาอากาศความแม่นยำสูงในประเทศ
การพัฒนาเชิงพาณิชย์ของเสาอากาศความแม่นยำสูงในประเทศเริ่มต้นช้า แต่ก็พัฒนาไปอย่างรวดเร็ว ในช่วงสิบปีที่ผ่านมา ผู้ผลิตเสาอากาศความแม่นยำสูงในประเทศหลายรายเริ่มเติบโตและพัฒนาขึ้น เช่น Huaxin Antenna, Hi-Tech, Dingyao, Jiali Electronics เป็นต้น และได้พัฒนาผลิตภัณฑ์เสาอากาศความแม่นยำสูงหลายรุ่นที่มีสิทธิในทรัพย์สินทางปัญญาเป็นของตนเองตัวอย่างเช่น ในด้านเสาอากาศสถานีฐานและเสาอากาศวัดในตัว เสาอากาศโช้ค 3 มิติ เสาอากาศรวมเครือข่ายแบบครบวงจร ฯลฯ ของ Huaxin ไม่เพียงแต่มีประสิทธิภาพอยู่ในระดับแนวหน้าของโลกเท่านั้น แต่ยังมีความน่าเชื่อถือสูง อายุการใช้งานยาวนาน และอัตราความล้มเหลวต่ำมาก ซึ่งสามารถตอบสนองการใช้งานในสภาพแวดล้อมต่างๆ ได้ในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น ยานยนต์และโดรน เทคโนโลยีการออกแบบเสาอากาศวัดภายนอกและเสาอากาศเกลียวสี่แขนนั้นค่อนข้างมีความสมบูรณ์แล้ว และถูกนำไปใช้ในวงกว้างในระบบทดสอบการขับขี่ การขับขี่ไร้คนขับ โดรน และการใช้งานในอุตสาหกรรมอื่นๆ ซึ่งก่อให้เกิดประโยชน์ทางเศรษฐกิจและสังคมเป็นอย่างดี
3. สถานการณ์และแนวโน้มตลาดเสาอากาศ GNSS
ในปี 2018 มูลค่าผลผลิตรวมของอุตสาหกรรมระบบนำทางด้วยดาวเทียมและบริการระบุตำแหน่งของประเทศของฉันสูงถึง 301.6 พันล้านหยวน เพิ่มขึ้น 18.3% เมื่อเทียบกับปี 2017 [2] และคาดว่าจะสูงถึง 400 พันล้านหยวนในปี 2020 ในปี 2019 มูลค่าผลผลิตรวมของตลาดระบบนำทางด้วยดาวเทียมทั่วโลกอยู่ที่ 150 พันล้านยูโร และจำนวนผู้ใช้เทอร์มินัล GNSS สูงถึง 6.4 พันล้านเครื่อง ท่ามกลางภาวะเศรษฐกิจตกต่ำทั่วโลก อุตสาหกรรม GNSS เป็นหนึ่งในไม่กี่อุตสาหกรรมที่สวนกระแสและกำลังเติบโต หน่วยงานระบบนำทางด้วยดาวเทียมทั่วโลกของยุโรปคาดการณ์ว่ามูลค่าผลผลิตรวมของตลาดระบบนำทางด้วยดาวเทียมทั่วโลกจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าเป็นมากกว่า 300 พันล้านยูโรในอีกสิบปีข้างหน้า และจำนวนเทอร์มินัล GNSS จะเพิ่มขึ้นเป็น 9.5 พันล้านเครื่องในตลาดระบบนำทางด้วยดาวเทียมทั่วโลก อุปกรณ์ปลายทางที่ใช้ในการจราจรทางถนน โดรน และสาขาอื่นๆ จะเป็นส่วนตลาดที่เติบโตเร็วที่สุดในทศวรรษหน้า: ยานพาหนะอัจฉริยะและไร้คนขับเป็นทิศทางการพัฒนาหลักของยานพาหนะบนท้องถนนในอนาคต และรถยนต์ที่มีความสามารถในการขับขี่อัตโนมัติจะต้องติดตั้งเสาอากาศ GNSS ความแม่นยำสูง ดังนั้น ตลาดรถยนต์ขับขี่อัตโนมัติจึงมีความต้องการเสาอากาศ GNSS อย่างมาก นอกจากนี้ ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของกระบวนการปรับปรุงการเกษตรให้ทันสมัยของประเทศ การใช้โดรนป้องกันพืชและโดรนอื่นๆ ที่ติดตั้งเสาอากาศระบุตำแหน่งความแม่นยำสูงจะยังคงเติบโตต่อไป4. แนวโน้มการพัฒนาเสาอากาศความแม่นยำสูงของระบบ GNSS
หลังจากพัฒนาเสาอากาศความแม่นยำสูงของระบบ GNSS มาหลายปี เทคโนโลยีต่างๆ ก็มีความสมบูรณ์ในระดับหนึ่งแล้ว แต่ก็ยังมีอีกหลายด้านที่ต้องพัฒนาต่อไป:1. การย่อขนาด: การย่อขนาดอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เป็นแนวโน้มการพัฒนาที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแอปพลิเคชันต่างๆ เช่น โดรนและอุปกรณ์พกพา ความต้องการเสาอากาศขนาดเล็กนั้นมีความเร่งด่วนมากขึ้น อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพของเสาอากาศจะลดลงหลังจากที่เสาอากาศถูกย่อขนาดลง ดังนั้นวิธีการลดขนาดของเสาอากาศในขณะที่ยังคงรักษาประสิทธิภาพโดยรวมไว้ได้จึงเป็นทิศทางการวิจัยที่สำคัญสำหรับเสาอากาศที่มีความแม่นยำสูง2. เทคโนโลยีป้องกันมัลติพาธ: เทคโนโลยีป้องกันมัลติพาธของเสาอากาศ GNSS ส่วนใหญ่ประกอบด้วยเทคโนโลยีขดลวดเหนี่ยวนำ [3] เทคโนโลยีวัสดุแม่เหล็กไฟฟ้าเทียม [4][5] เป็นต้น อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีเหล่านี้ล้วนมีข้อเสีย เช่น ขนาดใหญ่ แบนด์วิดท์แคบ และต้นทุนสูง และไม่สามารถออกแบบให้ใช้งานได้ทั่วไป ดังนั้นจึงจำเป็นต้องศึกษาเทคโนโลยีป้องกันมัลติพาธที่มีคุณลักษณะของการย่อส่วนและแบนด์วิดท์กว้าง เพื่อตอบสนองความต้องการใช้งานที่หลากหลาย3. ความสามารถในการทำงานหลายฟังก์ชัน: นอกเหนือจากเสาอากาศ GNSS แล้ว อุปกรณ์ต่างๆ ในปัจจุบันยังรวมเสาอากาศสื่อสารมากกว่าหนึ่งตัวไว้ด้วย ระบบสื่อสารที่แตกต่างกันอาจทำให้เกิดการรบกวนสัญญาณต่างๆ ต่อเสาอากาศ GNSS ซึ่งส่งผลต่อการเก็บรวบรวมดาวตามปกติ ดังนั้น เสาอากาศ GNSS และเสาอากาศสื่อสารจึงถูกรวมเข้าไว้ในการออกแบบผ่านการรวมฟังก์ชันหลายอย่าง การรบกวนระหว่างเสาอากาศจะถูกนำมาพิจารณาในระหว่างการออกแบบ ซึ่งสามารถปรับปรุงคุณลักษณะความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าและปรับปรุงประสิทธิภาพของเครื่องโดยรวมในขณะที่เพิ่มระดับการรวมฟังก์ชัน5 ข้อสรุป
บทความนี้แนะนำเสาอากาศความแม่นยำสูง GNSS โดยสังเขป เน้นการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ และสถานะทางเทคนิคของเสาอากาศความแม่นยำสูงทั้งในและต่างประเทศ รวมถึงภาพรวมของสถานะตลาดและแนวโน้มการพัฒนา ด้วยการแพร่หลายของเทคโนโลยี 5G เทคโนโลยี Beidou + 5G จะส่งเสริมการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีระบุตำแหน่งความแม่นยำสูงในหลากหลายสาขามากขึ้น และเสาอากาศระบุตำแหน่งความแม่นยำสูงก็จะมีโอกาสในการพัฒนามากยิ่งขึ้นเช่นกันบทความนี้มาจาก "เครือข่ายคลื่นความถี่วิทยุไมโครเวฟหากมีการละเมิดลิขสิทธิ์หรือปัญหาอื่นใด โปรดติดต่อเราเพื่อลบออกเพื่อสนับสนุนการคุ้มครองสิทธิในทรัพย์สินทางปัญญา โปรดระบุแหล่งที่มาและชื่อผู้เขียนต้นฉบับเมื่อนำไปพิมพ์ซ้ำ
คำแนะนำที่เกี่ยวข้อง
