定義GPS定位系統(tǒng)是指利用衛(wèi)星,在全球范圍內(nèi)實時進(jìn)行定位、導(dǎo)航的系統(tǒng),簡稱GPS(Global Positioning System)。GPS定位系統(tǒng)功能必須具備GPS終端、傳輸網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控平臺三個要素;這三個要素缺一不可;通過這三個要素,可以提供車輛防盜、反劫、行駛路線監(jiān)控及呼叫指揮等功能。構(gòu)成空間部分GPS定位系統(tǒng)的空間部分是由24顆GPS工作衛(wèi)星所組成,這些GPS工作衛(wèi)星共同組成了GPS衛(wèi)星星座,其中21顆為可用于導(dǎo)航的衛(wèi)星,3顆為活動的備用衛(wèi)星。這24顆分布在6個傾角為55°的軌道上繞地球運行。衛(wèi)星的運行周期約為12恒星時。每顆GPS工作衛(wèi)星都發(fā)出用于導(dǎo)航定位的信號。GPS用戶正是利用這些信號來進(jìn)行工作的??梢姡珿PS定位系統(tǒng)衛(wèi)星部分的作用就是不斷地發(fā)射導(dǎo)航電文。
當(dāng)前導(dǎo)航定位技術(shù)在各類電子設(shè)備、通訊儀器、工業(yè)應(yīng)用、車載導(dǎo)航已獲得廣泛應(yīng)用。隨著應(yīng)用場景不斷擴(kuò)展,對高精度定位的需求也顯得尤為迫切。今天我們就來聊一聊天線在高精度定位應(yīng)用中的作用。大家都知道影響導(dǎo)航定位精度的因素有很多,比如大氣層對信號的延遲、多徑效應(yīng)、衛(wèi)星鐘差、衛(wèi)星軌道差等等。以GPS為例,無論是車載導(dǎo)航設(shè)備還是手持機(jī)設(shè)備、亦或是工業(yè)、物流等行業(yè)應(yīng)用,GPS的定位精度決定了其應(yīng)用的廣度。當(dāng)然,在實際的應(yīng)用中,GPS的定位精度常常出現(xiàn)偏差甚至是錯誤。究其原因,除了我們上述說的外部影響因素外,其定位精度及產(chǎn)品性能的好壞很大程度上也受到天線技術(shù)的影響。
導(dǎo)航定位天線一般有四個相對重要的參數(shù):增益(Gain)、駐波(VSWR)、噪聲系數(shù)(Noisefigure)、軸比(Axialratio)。其中軸比又是衡量整機(jī)對不同方向信號增益差異性的最重要指標(biāo)。由于天空中衛(wèi)星的分布是很隨機(jī)的,所以保證天線在各個方向均有相近的敏感度尤為重要!一般GPS天線可分為內(nèi)置和外置兩種,內(nèi)置天線也稱無源天線,其優(yōu)勢是成本低、體積小,可集成在PCB板上,但要考慮電磁干擾等問題。在高精度領(lǐng)域,目前RTK技術(shù)是實現(xiàn)實時高精度定位最為有效的一種方式,所以一般原廠都會傾向于選擇匹配外置RTK天線即有源天線,比如前段時間國內(nèi)廠商推出的高精度多頻有源天線就是搭載了雙頻高效率天線和低軸比右旋極化天線,內(nèi)置高增益低噪聲放大器,并具備抗靜電及IPX7的防水標(biāo)準(zhǔn),可廣泛應(yīng)用于GNSS應(yīng)用、車輛追蹤管理、高精度定位系統(tǒng)等。
未來,隨著物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、人工智能迎來發(fā)展黃金期,相信高精度定位應(yīng)用的場景將不斷擴(kuò)大,高精度定位天線及方案也將逐步完善和豐富,滿足不同定制化需求。
GPS除了用于導(dǎo)航、定位、測量外,由于GPS系統(tǒng)的空間衛(wèi)星上載有的精確時鐘可以發(fā)布時間和頻率信息,因此,以空間衛(wèi)星上的精確時鐘為基礎(chǔ),在地面監(jiān)測站的監(jiān)控下,傳送精確時間和頻率是GPS的另一重要應(yīng)用,應(yīng)用該功能可進(jìn)行精確時間或頻率的控制,可為許多工程實驗服務(wù)。此外,據(jù)國外資料顯示,還可利用GPS獲得氣象數(shù)據(jù),為某些實驗和工程應(yīng)用。時間服務(wù)以GPS的時間為基準(zhǔn),為領(lǐng)域內(nèi)的設(shè)備提供時間服務(wù),是時間服務(wù)器基準(zhǔn)時間重要來源。全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS是開發(fā)的最具有開創(chuàng)意義的高新技術(shù)之一,其全球性、全能性、全天侯性的導(dǎo)航定位、定時、測速優(yōu)勢必然會在諸多領(lǐng)域中得到越來越廣泛的應(yīng)用。在發(fā)達(dá)國家,GPS技術(shù)已經(jīng)開始應(yīng)用于交通運輸和交通工程。GPS技術(shù)在中國道路工程和交通管理中的應(yīng)用還剛剛起步,隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,高等級公路的快速修建和GPS的應(yīng)用研究的逐步深入,其在道路工程中的應(yīng)用也會更加廣泛和深入,并發(fā)揮更大的作用
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