2025-06-19
“厘米级精度究竟是靠什么撑起来的?”
若把 RTK定位系统比作乐队,接收机演奏复杂的差分算法,流量服务提供精准的节拍,而天线则像负责拾音的麦克风——拾音不准,后端再昂贵也难奏出好音乐。因此,想让 RTK 的潜能彻底发挥,先要弄清天线的门道。
一、RTK 天线的主要家族
1、单频微带贴片
最朴素的圆形贴片,只接收 L1/B1/G1 等传统民用频点。它的优势在于价格低、结构薄,但受限于单频,初始化速度慢、抗干扰能力弱,多用于教学演示或低成本备份。
2、多频微带
在单频基础上叠加多层谐振腔,可同时采集 L1/L2/L5、B1/B2/B3 等信号。多频意味着更快固定解和更强抗遮挡,几乎是测绘 RTK 手簿和无人机 PPK 的标配。缺点是成本提升且体积略厚。
3、螺旋天线(Helical)
看起来像被罩壳包裹的“弹簧”,体重只有传统微带的三分之一。宽波束带来大俯仰角覆盖,即便机身不断俯仰也能持续收星,天然适配小型多旋翼。但螺旋的相位中心随角度微幅漂移,远距基线误差不可忽视。
4、双螺旋 / 正交螺旋
通过交错缠绕或双层绕制,让圆极化更纯净,低轴向比有效过滤线极化干扰。高速列车、无人船这些姿态激烈、反射复杂的场景常用它。
5、抑制多路径天线(Choke Ring 或抗多径帽)
多层环槽像年轮一样把地面反射波“锁”在缝隙里,再辅以吸波材料,将多路径残留压到毫米级。它个头大、分量足,却是长基线 CORS、桥梁形变监测的绝对主力。
6、半球形阵列(Dome)
将微带阵列封在半球罩内,既能覆盖低仰角,又避免雨雪积水。对于山地测区、植被伪装测站,这种“自带雨帽”的设计尤为实用。
二、决定天线素质的八个核心指标
1、支持频段
与接收机完全匹配才算本分。若主机只解算 GPS/BDS,盲目追求“全系统全频”只会徒增预算。
2、增益与波束宽度
增益越高,对弱卫星越友好;波束越宽,低仰角覆盖越多,但同步招来更多地面反射,需要权衡。
3、相位中心稳定度
PCL 值越小定位越稳。基准站一般要求亚毫米,移动站三毫米以内即可。
4、轴向比
小于 3 dB 表示圆极化保持良好,可减弱线极化干扰与多径。
5、驻波比(VSWR)
建议 ≤ 2.0。驻波高意味着能量反射严重,等于让宝贵的微伏级信号白白折损。
6、抗多路径设计
不只是环槽才能抗多径,螺旋罩壁的楔形吸波层、微带边缘的短波吸收涂层,也能起到削弱反射的作用。
7、尺寸与重量
手持杆和无人机对重量苛刻,基站则更看重稳固性;明确应用环境后再谈“轻”或“重”。
8、环境与接口
IP67 外壳、防盐雾涂层、-40 ℃ 抗寒胶封,都是野外长期布设的隐形加分项。至于接头,SMA、TNC、N 型各有拥趸,关键是与现场馈线统一。
三、不同场景的选型逻辑
1、手持测绘
多频微带是主流:它在复杂城市峡谷中依旧能快速固定解。务必注意杆长标定,别让看似细小的相位中心高度误差在面状测量时累计成“地图偏移”。
2、无人机航测/倾斜摄影
轻量螺旋优先:重量往往不超 30 g,俯仰变化也不易丢星。但必须与电机、ESC 保持距离,用屏蔽铜箔包好馈线,否则 PPK 回放会出现毛刺。
3、连续运行基准站
抑制多路径永远第一位:环槽或厚帽结构能保证 7 × 24 h 数据品质。别忘了加避雷器和低损耗硬质馈线,基准站中断一次,整个网络都会“感冒”。
4、高动态平台
双螺旋或阵列冗余:车辆急转弯、船只颠簸时,波束宽与轴向比更关键。若预算充足,可在车顶布置两天线做方向冗余,兼顾姿态和定位。
四、常见误区与经验修正
只盯高增益
增益堆得再高,若轴向比糟糕,多径叠加照样让基线飘忽。应在增益、轴向比、相位中心三者之间取平衡。
盲目追“全频”
接收机解不出 L5/E6,那么带这些频点的天线就是浪费。先看主机规格,再决定频段级别。
用细软馈线跑长距离
每米 0.5 dB 的损耗会让基准站噪声上升,宁亏三百元也要上低损耗硬馈线。
金属支架直接“顶”天线
大面积金属会改变天线辐射模型。最简单的方法是在支架与天线底部加一层绝缘垫片,或改用非金属桅杆。
五、采购与验收的拆解流程
需求梳理
写清精度目标、工作时长、平台载荷、环境温度,做一张应用清单,自然就知道该花多少钱。
现场验收
到货先看外观,再用矢量网络分析仪扫 1.1–1.7 GHz,曲线应平滑无尖峰;随后与老天线做同步对比基线,日差不应超出预期。
台账与复检
给每只天线编序列、记首次上线日期。基站建议一年一次 VSWR 复测,移动站按工作小时数复检,别等不明漂移出现才后悔。
RTK 天线不是简单的“收星罐头”,它决定定位算法能用到怎样的原料。无论预算高低,都可遵循三步:先场景、再指 标、后价格。把应用场景捋清楚,再用关键指标筛掉不合格选项,最后在预算范围内择优。天线选得准,差分和算法才能各展所长;选错了,昂贵的基线网络也难救精度。愿你下一次按下测量键时,信号纯净、基线平稳,定位误差如你所愿地落在毫米级。