Что такое антенна ГНСС, антенна ГПС ГНСС

Что такое антенна GNSS

ГНСС (глобальная навигационная спутниковая система) — это общий термин, который относится к набору спутниковых навигационных систем, включая американскую GPS (глобальную систему позиционирования), российскую ГЛОНАСС, европейскую Galileo, китайскую BeiDou и другие. Антенна GNSS предназначена для приема сигналов от всех этих спутниковых навигационных систем и предоставления пользователю точной информации о местоположении, скорости, обзоре и времени. Антенна GNSS также называется обзорной антенной.

Разница между антенной GPS и антенной GNSS

Антенна GPS (глобальная система позиционирования) специально разработана для приема сигналов только от созвездия спутников GPS, которым управляет правительство США. GPS является наиболее широко используемой спутниковой навигационной системой в мире и обычно используется для приложений навигации, позиционирования и синхронизации.
Таким образом, антенны GNSS включают антенны GPS, антенны GNSS охватывают больше частотных диапазонов, а антенны GPS более специализированы и оптимизированы только для сигналов GPS.

Что такое двухдиапазонная, многодиапазонная антенна GNSS

Глобальные навигационные спутниковые системы (GNSS) GPS, Beidou, Glonass и Galileo имеют свою собственную сеть спутников и наземную инфраструктуру.

Различные антенны GNSS, используемые для этих систем, используют разные полосы частот. GPS и Galileo используют полосы частот L1 и L5, в то время как Beidou использует полосы частот B1, B2 и B3, а Glonass использует полосы частот G1 и G2. GPS в настоящее время имеет наибольшее количество спутников на орбите, за ней следуют Глонасс, Beidou и Galileo. Это влияет на точность и доступность каждой системы в разных регионах и средах. Поэтому антенны, разработанные для одной системы, могут быть несовместимы с другой системой.

Двойная антенна GNSS означает, что она может работать в двух разных глобальных навигационных спутниковых системах, многодиапазонная антенна GNSS означает, что она может работать в двух или более разных глобальных навигационных спутниковых системах.

Почему антенна GNSS также называется обзорной антенной

Антенны GNSS часто называют геодезическими антеннами, потому что они обычно используются в геодезических приложениях для получения точной и точной информации о местоположении. Съемка включает в себя измерение и картографирование поверхности Земли для определения местоположения и формы природных и искусственных объектов, таких как здания, дороги и топография.

Антенны GNSS являются важным инструментом в современной геодезии, поскольку они могут одновременно принимать сигналы от нескольких спутников GNSS, что позволяет получать более точные и надежные данные о местоположении. Эти антенны обладают высокой чувствительностью и низким уровнем шума, что помогает им улавливать слабые спутниковые сигналы и уменьшать помехи от других источников.

Кроме того, антенны GNSS, используемые для съемки, часто имеют высокоточные функции, такие как подавление многолучевости, стабильность фазового центра и калибровка антенны, которые важны для получения точной информации о местоположении в сложных условиях.

Термин «геодезическая антенна» часто используется для обозначения антенн GNSS, поскольку они обычно используются в геодезических приложениях для предоставления точной информации о местоположении. Однако антенны GNSS имеют множество других применений, помимо съемки.

Разница между активной антенной GNSS и пассивной антенной GNSS

Активные и пассивные антенны GNSS — это два типа антенн, используемых в приложениях глобальной навигационной спутниковой системы (GNSS). Основное различие между активными и пассивными антеннами GNSS заключается в том, что активным антеннам для работы требуется внешнее питание, а пассивным антеннам — нет.

Активные антенны GNSS имеют встроенную электронику, которая усиливает принимаемый сигнал GNSS, что может помочь преодолеть потери сигнала из-за затухания кабеля или длинных кабелей. Активные антенны также имеют более низкий коэффициент шума, а это значит, что они могут принимать более слабые сигналы, чем пассивные антенны. Активные антенны обычно дороже пассивных из-за дополнительной электроники.

С другой стороны, пассивные антенны GNSS не имеют встроенной электроники и полагаются на приемник GNSS для усиления принимаемого сигнала. Пассивные антенны проще и дешевле, чем активные антенны, но могут иметь более высокие потери сигнала из-за затухания в кабеле или длинных кабелей. Пассивные антенны чаще используются в приложениях, где стоимость является основным фактором, например, в потребительских устройствах GPS.

Основное различие между активными и пассивными антеннами GNSS заключается в том, что активные антенны требуют внешнего питания и имеют встроенную электронику, а пассивные антенны — нет. Выбор между двумя типами антенн зависит от конкретного применения и требований, таких как стоимость, мощность сигнала и длина кабеля.

Как работает антенна GNSS

Антенна GNSS работает, принимая радиосигналы, передаваемые навигационными спутниками в космосе. Антенна преобразует принимаемые электромагнитные волны в электрические сигналы, которые могут быть обработаны приемником GNSS для определения местоположения антенны, скорости и информации о времени.

Конструкция антенны имеет решающее значение для ее работы, поскольку ее необходимо оптимизировать для приема сигналов от нескольких спутниковых систем, которые передают сигналы на разных частотах и ​​с разными схемами модуляции. Как правило, антенна GNSS состоит из излучающего элемента, подключенного к фидерной линии, и заземляющего слоя. Излучающий элемент отвечает за улавливание спутниковых сигналов, а фидерная линия и заземляющий слой помогают направлять и формировать сигнал.

Когда антенна GNSS принимает сигнал со спутника, электромагнитные волны индуцируют напряжение в излучающем элементе антенны, которое затем усиливается и обрабатывается приемником GNSS. Приемник сравнивает полученные сигналы от нескольких спутников, чтобы определить точное местоположение антенны и информацию о времени.

Для обеспечения оптимальной работы антенны GNSS необходимо тщательно размещать и ориентировать с учетом окружающей среды, такой как здания, деревья и другие препятствия, которые могут вызывать отражения сигнала и многолучевые помехи.

Антенны GNSS играют решающую роль в предоставлении точной информации о местоположении и времени для широкого спектра приложений, включая навигацию, геодезию, картографирование и синхронизацию времени.

Компоненты антенны GNSS

Ниже приведены ключевые компоненты антенны GNSS:

• Излучающий элемент: излучающий элемент — это часть антенны, которая принимает сигналы от спутников GNSS. Обычно это патч или спиральный элемент, который предназначен для резонанса на частотах, используемых системой GNSS.
• Плоскость заземления: Плоскость заземления представляет собой проводящую поверхность, расположенную под излучающим элементом. Он помогает отражать принимаемые антенной сигналы в сторону излучающего элемента.
• Малошумящий усилитель (МШУ): МШУ — это компонент, который усиливает слабые сигналы, принимаемые антенной, перед тем, как они будут отправлены на приемник GNSS. МШУ расположен близко к антенне, чтобы свести к минимуму потери в коаксиальном кабеле, соединяющем антенну с приемником.
• Схема фильтрации. Схема фильтрации — это компонент, который отфильтровывает нежелательные сигналы и шумы из принимаемых сигналов. Это помогает улучшить отношение сигнал-шум сигналов, отправляемых на приемник GNSS.
• Обтекатель: Обтекатель представляет собой защитную крышку, которая надевается на антенну для защиты от окружающей среды. Обычно он изготавливается из диэлектрического материала, пропускающего сигналы GNSS.
• Разъем антенны GNSS: разъем — это компонент, который используется для подключения антенны к приемнику GNSS. Обычно это стандартный коаксиальный разъем, такой как разъем SMA или TNC.
• Кабель антенны GNSS: кабель необходимо использовать для подключения антенны GNSS и приемника, оба конца имеют разъем SMA или TNC.

Вместе эти компоненты работают вместе, чтобы предоставить антенне GNSS возможность принимать и усиливать слабые сигналы от спутников GNSS, отфильтровывать нежелательные шумы и отправлять чистые сигналы на приемник GNSS для обработки.

Типы антенн GNSS

Существует несколько типов антенн GNSS, каждая из которых имеет свой уникальный дизайн и рабочие характеристики. Некоторые из наиболее распространенных типов антенн GNSS включают в себя:

• Накладные антенны: эти антенны имеют плоскую, прямоугольную или круглую форму и состоят из накладки из проводящего материала, помещенной на плоскость заземления. Патч-антенны широко используются в приложениях GNSS благодаря их компактным размерам, низкому профилю и отличным характеристикам.
• Спиральные антенны: Спиральные антенны состоят из проволоки, намотанной в виде спирали, с плоскостью заземления на одном конце и точкой питания на другом. Они обычно используются в приложениях, где требуется высокая точность, например, при геодезических и геодезических измерениях.
• Дипольные антенны: дипольные антенны состоят из двух проводящих элементов, каждый длиной в четверть длины волны, ориентированных перпендикулярно друг другу. Они обычно используются в портативных приемниках GNSS из-за их небольшого размера и низкой стоимости.
• Микрополосковые антенны: микрополосковые антенны состоят из участка проводящего материала, помещенного на диэлектрическую подложку, с плоскостью заземления на другой стороне. Они обычно используются в приложениях, где требуется низкий профиль и высокий коэффициент усиления.
• Спиральные антенны: Спиральные антенны состоят из проволоки, намотанной в виде спирали, с плоскостью заземления на одной стороне и точкой питания на другой. Они обычно используются в приложениях, где требуется высокое усиление и широкополосная производительность.
• Внешняя антенна GNSS: это отдельное устройство, которое физически устанавливается вне устройства или транспортного средства, например, на крыше автомобиля или снаружи здания, и передает эти сигналы на приемник GNSS внутри устройства или транспортного средства.
• Внутренняя антенна GNSS: она встроена в само устройство, такое как смартфон или портативное навигационное устройство. Внутренняя антенна обычно меньше и менее мощная, чем внешняя антенна, но она более удобна, поскольку уже встроена в устройство.
• Интеллектуальная антенна GNSS: это тип антенны со встроенными функциями обработки сигналов и интеллекта. В отличие от традиционных антенн, которые просто принимают и передают сигналы, интеллектуальные антенны GNSS предназначены для анализа и обработки полученных сигналов, обеспечивая более точную и надежную информацию о местоположении.
• Антенна RTK GNSS: RTK GNSS (кинематическая глобальная навигационная спутниковая система в реальном времени) представляет собой технологию высокоточного позиционирования, которая использует сеть опорных станций GNSS для предоставления точной информации о местоположении в режиме реального времени. Она специально разработана для приложений RTK, оснащена расширенные возможности обработки и дополнительные компоненты, такие как канал передачи данных и контроллер. Антенны RTK GNSS используются в приложениях, требующих высокоточного позиционирования, таких как геодезия, картографирование, строительство, точное земледелие и добыча полезных ископаемых. Они могут обеспечить точность позиционирования до нескольких сантиметров, что делает их идеальными для приложений, требующих высокого уровня точности и аккуратности.

Каждый тип антенны GNSS имеет свои уникальные преимущества и недостатки, и выбор антенны зависит от конкретных требований приложения, таких как требуемая точность, окружающая среда и стоимость.

Характеристики антенн GNSS

Некоторые из ключевых характеристик антенн GNSS включают в себя:

• Диапазон частот: Антенны GNSS работают в диапазоне частот от 1.1 ГГц до 1.6 ГГц.
• Усиление: усиление антенны GNSS определяет, насколько эффективно она может принимать сигналы. Антенны GNSS обычно имеют коэффициент усиления от 0 до 5 дБ.
• Поляризация: Поляризация антенны GNSS определяет, как антенна принимает сигналы. Антенны GNSS обычно используют круговую поляризацию для приема сигналов со всех направлений.
• Диаграмма направленности: Диаграмма направленности антенны GNSS описывает, как она принимает сигналы с разных направлений. Антенны GNSS обычно имеют всенаправленную диаграмму направленности, что означает, что они могут принимать сигналы со всех направлений.
• Сопротивление: Антенны GNSS рассчитаны на сопротивление 50 Ом, что является стандартным сопротивлением для большинства радиочастотных устройств.
• Размер: Антенны GNSS могут быть относительно небольшими, многие из них имеют длину менее 10 см.
• Варианты монтажа. Антенны GNSS можно устанавливать различными способами, в том числе на мачте или башне, на крыше или на транспортном средстве.
• Стойкость к окружающей среде: Антенны GNSS часто подвергаются воздействию суровых внешних условий и должны быть спроектированы таким образом, чтобы выдерживать такие факторы окружающей среды, как температура, влажность и УФ-излучение.
• Стоимость: Стоимость антенны GNSS может варьироваться в зависимости от конкретных характеристик и особенностей антенны. В целом, антенны GNSS имеют тенденцию быть относительно доступными по сравнению с другими типами антенн.

Как выбрать антенну GNSS

Следует учитывать несколько факторов:

• Диапазон частот: выберите антенну, которая поддерживает частоты, используемые системой GNSS, которую вы планируете использовать (например, GPS, ГЛОНАСС, Galileo, BeiDou). Например, антенна GPS обычно работает в диапазонах частот L1 и L2.
• Усиление: усиление антенны определяет, насколько хорошо она может принимать сигналы от спутников GNSS. Антенны с более высоким коэффициентом усиления могут принимать более слабые сигналы и обеспечивать лучшую точность в сложных условиях, таких как городские каньоны или под густой листвой. Однако антенны с более высоким коэффициентом усиления также могут быть более восприимчивы к многолучевым помехам.
• Диаграмма направленности: Диаграмма направленности антенны определяет, как передаются и принимаются сигналы. Наиболее распространенными типами диаграмм направленности антенн GNSS являются полусферические и патч-антенны. Полусферическая антенна подходит для приложений, в которых антенна установлена ​​под большим углом места, в то время как патч-антенна лучше подходит для приложений с малым углом места.
• Размер и вес: размер и вес антенны могут быть важными факторами, которые следует учитывать, особенно для приложений, где пространство ограничено или где важна портативность.
• Варианты монтажа: Рассмотрите варианты монтажа антенны. Будет ли он установлен на крыше, мачте или транспортном средстве? Убедитесь, что монтажное оборудование подходит для вашего приложения.
• Факторы окружающей среды. Учитывайте условия эксплуатации антенны. Будет ли он подвергаться воздействию суровых погодных условий или экстремальных температур? Выбирайте антенну, предназначенную для работы в этих условиях.
• Цена: Антенны GNSS различаются по цене в зависимости от функций и производительности. Определите функции и требования к производительности для вашего приложения и выберите антенну, которая соответствует этим потребностям в рамках вашего бюджета.

В целом, при выборе антенны GNSS учитывайте конкретные требования вашего приложения и выбирайте антенну, которая соответствует этим требованиям, не выходя за рамки вашего бюджета.

Как установить антенну GNSS

Выберите подходящее место для антенны: Антенна должна быть размещена в месте с беспрепятственным обзором неба для приема сигналов от спутников GNSS. Избегайте мест с высокими зданиями, деревьями или другими препятствиями, которые могут блокировать сигнал.

1. Установка антенны: В зависимости от типа антенны и области применения антенну можно установить на крыше, столбе, мачте или транспортном средстве. Следуйте инструкциям производителя по надежному креплению антенны и убедитесь, что монтажное оборудование подходит для данной области применения.
2. Подключите кабель: Антенна GNSS подключается к приемнику GNSS или модему через коаксиальный кабель. Убедитесь, что кабель имеет правильную длину и проложен таким образом, чтобы избежать резких изгибов или перегибов, которые могут повредить кабель.
3. Заземлите антенну: Для защиты от ударов молнии важно заземлить антенну GNSS. Используйте заземляющий блок или грозовой разрядник для подключения антенны к заземляющему стержню или системе заземления здания.
4. Настройте приемник GNSS. После установки антенны настройте приемник GNSS для распознавания антенны и начала приема сигналов. Следуйте инструкциям производителя по настройке приемника и убедитесь, что приемник совместим с антенной.
5. Проверьте систему: после установки антенны и настройки приемника проверьте систему GNSS, чтобы убедиться, что она работает правильно. Проверьте мощность сигнала и точность данных позиционирования, чтобы убедиться, что система работает должным образом.

В целом, установка антенны GNSS требует тщательного планирования и внимания к деталям, чтобы убедиться, что антенна установлена ​​в подходящем месте, надежно закреплена, должным образом заземлена и правильно подключена к приемнику или модему.

Применение антенны GNSS

Антенны GNSS используются в различных приложениях, которые полагаются на информацию о местоположении, навигации и синхронизации, предоставляемую спутниками GNSS. Вот некоторые из наиболее распространенных применений антенн GNSS:

1. Навигация: антенны GNSS используются в навигационных системах для определения местоположения, скорости и направления движущегося объекта, такого как транспортное средство, корабль или самолет.
2. Съемка и картографирование. Антенны GNSS используются в геодезических и картографических приложениях для точного измерения положения объектов на земле, таких как границы земли, строительные площадки и природные ресурсы.
3. Сельское хозяйство: антенны GNSS используются в точном земледелии для оптимизации урожайности и сокращения отходов за счет предоставления точной информации о местоположении для посадки, внесения удобрений и сбора урожая.
4. Транспорт: антенны GNSS используются в транспортных системах для отслеживания местоположения и движения транспортных средств, улучшения транспортного потока и повышения безопасности.
5. Хронометраж и синхронизация. Антенны GNSS используются в приложениях хронометража и синхронизации, таких как телекоммуникации, электрические сети и финансовые операции, для обеспечения точного и синхронизированного хронометража в нескольких местах.
6. Поиск и спасение: антенны GNSS используются в поисково-спасательных операциях для обнаружения потерянных или терпящих бедствие людей или судов.
7. Военные и оборонные: Антенны GNSS используются в военных и оборонных приложениях для поддержки навигации, наведения и наведения на самолеты, корабли и наземные транспортные средства.

В целом, применение антенн GNSS широко и разнообразно, и они играют решающую роль во многих отраслях, которые полагаются на точную информацию о местоположении и синхронизации.

Конструкция антенны ГНСС

Проектирование антенны GNSS может быть сложным процессом, требующим знаний в области теории антенн, теории электромагнитного поля и проектирования схем. Вот несколько общих шагов, которые можно выполнить для проектирования антенны GNSS:

1. Определите рабочую частоту: системы GNSS работают в определенных диапазонах частот, поэтому первым шагом является определение диапазона(ов) частот, для которого будет разработана антенна.
2. Выберите тип антенны. Существует несколько типов антенн GNSS, таких как патч-антенны, спиральные антенны и спиральные антенны. Выбор типа антенны будет зависеть от таких факторов, как желаемое усиление, размер и диаграмма направленности.
3. Определите технические характеристики антенны: сюда входят такие параметры, как усиление, полоса пропускания, поляризация и диаграмма направленности. Спецификации будут зависеть от предполагаемого применения и операционной среды.
4. Используйте программные инструменты для проектирования антенн. Существует несколько программных инструментов для проектирования антенн, таких как HFSS, CST и FEKO. Эти инструменты могут имитировать поведение антенны и оптимизировать параметры конструкции в соответствии с требуемыми характеристиками.
5. Изготовление и испытание антенны. После завершения проектирования антенну можно изготовить и испытать для проверки ее работоспособности. Это включает в себя измерение таких параметров, как обратные потери, усиление и диаграмма направленности.

Важно отметить, что проектирование антенны GNSS может быть сложным и повторяющимся процессом, и может потребоваться несколько итераций для оптимизации конструкции для достижения желаемой производительности. Поэтому рекомендуется иметь хорошие знания в области теории антенн и доступ к инструментам моделирования и испытательному оборудованию.

У нас есть профессиональная команда и инженеры с более чем 20-летним опытом проектирования антенн GNSS, если у вас есть такой запрос, добро пожаловать в Контакты.