Fragen und Antworten zum Antenneninnovator im Rampenlicht

Foto: Trimble

Die Antennenentwicklung, die bis zu den ersten Antennen zurückreicht, war eine kontinuierliche Innovation “, schrieb Richard Langley in unserer September-Ausgabe. Selbst nach mehr als 30 Jahren Entwicklung der GNSS-Technologie werde die Entwicklung der GNSS-Antennen fortgesetzt.

Seine Aussage wird durch die Antworten der Hersteller von GNSS-Antennen auf vier Fragen bestätigt, die wir ihnen gestellt haben:

  • Welchen besonderen Herausforderungen sind Ihre Antennen ausgesetzt?
  • Was waren / sind Ihre wichtigsten Innovationen in den letzten drei und den nächsten drei Jahren?
  • Wie verändern Fortschritte bei der Echtzeitkinematik (RTK) und der präzisen Punktpositionierung (PPP) die Anforderungen an GNSS-Antennen?
  • Welche technischen Herausforderungen oder Branchentrends finden Sie am interessantesten oder bemerkenswertesten?

Die Antworten zeigen eine breite Palette von Antennendesigns für eine breite Palette von Anwendungen. Sie zeigen, wie Hersteller die Anforderungen an Positioniergenauigkeit, Formfaktor, Interferenzmanagement und Kosten ständig in Einklang bringen müssen. Für das GNSS-Benutzersegment sind Antennen das erste Glied in der Verarbeitungskette und die erste Verteidigungslinie gegen Störungen, Spoofing, Mehrwege und zunehmend benachbarte Bandstörungen. Antennendesigner werden auch durch die zunehmende Akzeptanz und Weiterentwicklung von RTK, PPP und ähnlichen Technologien herausgefordert. All diese Variablen, Herausforderungen und Szenarien sind Gründe für die ständige Weiterentwicklung der GNSS-Antennen.

Schließlich ist nicht immer klar, ob ein Gerät als Empfänger oder als Antenne klassifiziert werden soll. Was Harxon beispielsweise als „intelligente Antenne“ bezeichnet, kann von anderen als Empfänger bezeichnet werden.

NovAtel

Mit Sandy Kennedy, VP of Innovation

Spezifische Herausforderungen
NovAtel-Antennen ermöglichen eine außergewöhnliche Verfolgung für die Präzision mehrerer Konstellationen und sind für den praktischen Einsatz vor Ort verpackt. Unsere Antennen sind das erste Glied in der Verarbeitungskette, das in rauen Betriebsumgebungen und Anwendungen, einschließlich umstrittener oder überfüllter HF-Umgebungen, über unsere CRPA-Antennen Präzision auf Zentimeter-Ebene bietet.

Schlüsselinnovationen
In den letzten drei Jahren haben wir uns auf die Unterstützung mehrerer Frequenzen und den gleichzeitigen L-Band-Empfang (im NovAtel GNSS-850) konzentriert, um außergewöhnliche Positionierungslösungen bereitzustellen und zukünftige Technologien wie RTK From the Sky zu unterstützen. NovAtel-Antennen sind für die Verwendung mit OEM7-Empfängern optimiert und nutzen patentierte Mehrpunkt-Speisungsnetzwerke, um symmetrische Strahlungsmuster über alle Frequenzen hinweg für eine hervorragende Mehrweg-Unterdrückung und minimale Variation und Offset des Phasenzentrums bereitzustellen. In den nächsten drei Jahren erwarten wir eine weitere Reduzierung der Antennengröße, die für eine belastbare hochpräzise Lösung benötigt wird. Gleichzeitig verbessern wir weiterhin die Robustheit gegenüber Interferenzen benachbarter Bänder. Wir arbeiten daran, das gesamte GNSS-Ökosystem zu optimieren, vom Signal im Raum, das die Antenne erreicht, bis zur endgültigen Position, Geschwindigkeit und Zeit (PVT) -Lösung, die den Empfänger verlässt.

Prüfung der schalltoten Kammer. (Foto: NovAtel)

Fortschritte bei RTK und PPP
Fortschritte bei den Korrekturen machen Messungen von Antennen geringer Qualität sichtbar. Sie benötigen eine Antenne mit einer Genauigkeit und Stabilität der Phase-Center-Variation (PCV) im Submillimeterbereich, die den Algorithmen entspricht, die Lösungen auf Zentimeter-Ebene liefern. Wenn die Verarbeitungskette Fehler bis auf Zentimeter (oder weniger) beseitigt, müssen Sie beispielsweise das Hinzufügen von Fehlern aus instabilen Phasenzentren vermeiden.

Technische Herausforderungen und Branchentrends
Eine schwierige Herausforderung für die Antennenindustrie ist die kommerzielle Forderung, die Größe und das Gewicht von Antennen zu reduzieren und gleichzeitig Funktionalität und Leistung beizubehalten. Die Industrie muss weiterhin ein Gleichgewicht zwischen Größe und Leistung herstellen und gleichzeitig innovative GNSS-Antennenlösungen herstellen, die in andere Technologien integriert sind, beispielsweise mit Anti-Jam-Funktionen.

Harxon

Mit Leo Wang, Technischer Produktdirektor

Spezifische Herausforderungen
Das Design der GNSS-Antennen von Harxon zielt darauf ab, ein perfektes Gleichgewicht zwischen der einfachen Integration in RTK-Lösungen und der ultimativen Produktleistung zu erreichen, indem sorgfältig mit Breitband, Positionierungsgenauigkeit, Formfaktor und Interferenzmanagement umgegangen wird.

Schlüsselinnovationen
In den letzten drei Jahren war unsere charakteristische Antenneninnovation unsere 4-in-1-X-Survey HX-CSX100A-Multifunktions-GNSS-Antenne, die eine GNSS-Antenne, 4G, Bluetooth und Wi-Fi in einem kompakten Gehäuse integriert. Diese multifunktionale Antenne vereinfacht die Integration des Empfängers in eine RTK-Lösung und erleichtert die Entwicklung der Industrie. In den nächsten drei Jahren freut sich Harxon auf weitere Durchbrüche bei der Positionierungstechnologie und der Bereitstellung pragmatischer Innovationen.

Foto: Harxon

Fortschritte bei RTK und PPP
Die Entwicklung und der Reifegrad dieser Technologien erfordern einen höheren Standard für ein empfindlicheres GNSS-Antennenstrukturdesign, das den Produktformfaktor berücksichtigt und gleichzeitig die Leistung über Breitband, hohe Verstärkung und Positionierungsgenauigkeit verbessert.

Technische Herausforderungen und Branchentrends
Die 5G-Ära ist angebrochen und die Anwendung der 5G-Technologie für das Internet der Dinge (IoT) ist umfangreich. China hat auch die Integration von 5G-Technologie und BeiDou vorgeschlagen. Wir glauben, dass GNSS-Positionierung und 5G-Technologie in den nächsten Jahrzehnten in der IoT-Branche weit verbreitet sein und enorme Vorteile bringen werden.

Tallysman Wireless

Mit Gyles Panther, Präsident und CTO

Spezifische Herausforderungen
Die Herausforderung für Tallysman bestand in der Herstellung einer Vollband-GNSS- und L-Band-Korrekturantenne mit hohem Wirkungsgrad, dichtem PCV, geringer Verstärkung und geringem axialem Verhältnis bis zum Horizont und minimiertem Mehrweg. Plus, ein eng gefilterter rauscharmer Verstärker (LNA) zur Minderung von Interferenzen, alles in einem möglichst kleinen Paket.

Schlüsselinnovationen
In den letzten drei Jahren hat Tallysman die Linien VeraChoke, Helical und VeroStar herausgebracht. Der VeraChoke bedient die Märkte für geodätische und Vermessungsreferenzstationen mit PCV- und Vollband-GNSS-Abdeckung.

Unsere helikalen GNSS- und Iridium-Antennen sind leicht, kompakt und robust. Sie bieten aufgrund ihrer unterschiedlichen Betriebsart ein präzises Phasenzentrum und eine radikal reduzierte Abhängigkeit von einer Grundebene. Ihr außergewöhnlich geringes Gewicht macht sie zu einer hervorragenden Wahl für UAVs im Copter-Stil.

Foto: Tallysman

Das patentierte VeroStar-Element kombiniert die vollständige Abdeckung des oberen und unteren GNSS-Bandes sowie den L-Band-Korrekturdienst mit dem Empfang von MSS-Signalen (L-Band Downlink Mobile Satellite Service) und einem außergewöhnlichen Empfang mit geringem Höhenwinkel. Es ist robust, kompakt und leicht – ideal für Land- und Marine-Rover-Anwendungen. Es bietet außerdem ein minimales und symmetrisches PCV mit hervorragender Allround-Leistung.

Fortschritte bei RTK und PPP
Beide Korrektursysteme erfordern, dass Rover-Empfänger auf GNSS-Satellitensignalträgern mit niedriger Amplitude phasenverriegelt werden, und beide sind stark von der GNSS-Antenne abhängig. Die Korrekturen sind für Präzisionslandwirtschafts- und Landvermessungsanwendungen von entscheidender Bedeutung. Unsere Präzisionsantennen wurden speziell entwickelt, um PLL-Zyklusschlupf (Phase-Lock-Loop) zu minimieren.

Technische Herausforderungen und Branchentrends
Zufällige oder absichtliche Interferenzen sind eine große Herausforderung und Bedrohung für GNSS, insbesondere durch das Eindringen in L-Band 5G-Zellsysteme. Tallysman bietet streng gefilterte LNAs und omnidirektionale Single-Band-Antistauantennen mit einer tiefen Null in niedrigen Höhen. Wir planen, im zweiten Quartal 2021 eine neue omnidirektionale Multiband-Antistauantenne einzuführen.

Taoglas

Mit Dave Ghilarducci, VP of Worldwide Engineering

Spezifische Herausforderungen
Unsere Antennen sind für wichtige Internet-of-Things-Branchen (IoT) konzipiert. Unsere hochpräzisen Multiband-GNSS-Antennen bieten Positionierungs- und Zeitgenauigkeit auf Zentimeter-Ebene für Anwendungen, bei denen geringe Größe und hohe Leistung erforderlich sind. Wir adressieren die kompaktesten Formfaktoren der Branche mit Out-of-Band-Zurückweisung für den Betrieb in der Nähe von Sendern.

Schlüsselinnovationen
In den letzten drei Jahren haben wir uns auf ein Portfolio von GNSS-Antennen mit einer Positionierungsgenauigkeit auf Zentimeter-Ebene in verschiedenen Formfaktoren konzentriert:

In den nächsten drei Jahren erwarten wir, unser Portfolio zu erweitern und zusätzliche Bänder wie E6, L6 und das L-Band-Korrekturband zu unterstützen. Außerdem arbeiten wir mit der Europäischen Weltraumorganisation zusammen, um IoT-Geräte mit integrierten hochpräzisen RTK- und GNSS-Technologien zu entwickeln.

Fortschritte bei RTK und PPP
Die Erweiterung von RTK-, PPP- und ähnlichen Technologien auf neue Bereiche hat eine bessere Leistung von Haupt- und OEM-Antennen gefordert. Diese Korrekturtechnologien betonen den Antennengewinn und die Polarisationsreinheit, um die Signalstärke zu maximieren. Wir behandeln diese Probleme in unseren integrierten Designs, um Mehrwegefehler zu minimieren und die Integrationsfreundlichkeit zu maximieren.

Technische Herausforderungen und Branchentrends
Die Veröffentlichung kostengünstigerer Multiband-Empfänger und -Module könnte die bedeutendste Veränderung sein, die die GNSS-Branche im letzten Jahrzehnt erlebt hat. Diese Innovation erweitert bereits Anwendungen und fordert Lieferanten heraus, um eine bessere Leistung in Bezug auf Größe, Gewicht und Kosten zu erzielen.

Topcon

Mit Alok Srivastava, Senior Director, Produktmanagement, Topcon Positioning Group

Spezifische Herausforderungen
Topcon ist ein bewährter Anbieter von GNSS-Antennen für innovative Produkte. Unser GNSS-Produktportfolio bietet Antennen mit hervorragender Mehrwegeminderung, bandnaher Interferenzunterdrückung und hochwertiger Signalverfolgung vom Zenit bis zum Horizont. Wir bemühen uns, unseren Kunden aus den Bereichen Geodätik, Maschinensteuerung und Landwirtschaft erschwingliche Lösungen anzubieten.

Schlüsselinnovationen
Die Topcon-Antennentechnologie wird in eigenständigen Antennen zusammen mit integrierten GNSS-Empfängern angewendet. Antennen in unseren integrierten Empfängern wie der HiPer HR unterstützen Bluetooth und Wi-Fi in einem gemeinsamen Antennenstapel, ohne die GNSS-Tracking- und Positionierungsleistung zu beeinträchtigen. Diese Angebote unterstützen auch kompakte Designs integrierter Empfänger.

Wenn die Anzahl der GNSS-Konstellationen zunimmt und neue Kommunikationsmethoden verfügbar werden, wächst die potenzielle Inferenz von benachbarten Signalen mit der Überlastung des HF-Spektrums. Unsere Standalone-Antennen PN-A5 und CR-G5 mit Hohlraumfilteroption erfüllen diese Herausforderungen auf einzigartige Weise.

Die halbhalbkugelförmige GNSS-Antenne PN-A5 von Topcon. (Foto: Topcon)

In den kommenden Jahren muss sich die Antennentechnologie weiterhin stark auf Interferenzunterdrückung und -minderung, geringere Kosten und geringere Größe konzentrieren. Diese Anforderungen fordern Antennenanbieter auf, technische Fortschritte zu erzielen und gleichzeitig in kostensensitive Fertigung und höhere Teststandards zu investieren. In diesem Zusammenhang wird unsere neue Antennentestanlage in Concordia sulla Secchia, Italien, in Kürze Roboterkalibrierungsdienste anbieten.

Fortschritte bei RTK und PPP
Aufgrund der gestiegenen Nachfrage und der verfügbaren Dienste für PPP unterstützen Topcon-Antennen sowohl GNSS- als auch L-Band-Frequenzen, z. B. in den HiPer VR / HR-Empfängern, sowie eigenständige Antennen (PG-F1, G5-A1, PN-A5 und CR-G5). . Da die Datenkommunikation über L-Band und RTK / Netzwerk-RTK hinaus weiter zunimmt, werden sie von Topcon-Systemen unterstützt, ohne die Positionierungsleistung zu beeinträchtigen.

Technische Herausforderungen und Branchentrends
Da GNSS-Antennen eines der integralen Elemente des GNSS-Systems sind, ist die Bedeutung der Bereitstellung einer kostengünstigen und miniaturisierten Lösung mit robuster Positionierung von entscheidender Bedeutung, um die Anforderungen in immer größer werdenden Märkten und Anwendungen für die präzise Positionierung zu erfüllen. Topcon wird durch unsere Forschung weiterhin innovative Antennenprodukte hervorheben.

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