2025-07-28
同样是GNSS天线,为什么专用于测量测绘的类型价格比普通导航型高很多?测量测绘天线究竟特殊在哪?在实际选型时,到底哪些指标才是必须关注的关键?要真正弄清这些问题,我们需要从应用场景、技术指标、性能影响因素以及实际选型方法等多个维度逐步拆解清楚。
一、测量测绘天线与普通导航天线有什么区别?
虽然测量测绘天线和普通导航型天线都用于GNSS卫星信号的接收,但二者的精度等级、稳定性要求、抗干扰能力完全不在同一个层面。
首先,测量测绘天线主要用于高精度RTK(实时动态)或静态基站观测、形变监测、控制测量、土地勘测等领域。这些场景对定位精度、可靠性、稳定性的要求极高。普通导航天线则多用于车辆导航、消费级产品,定位精度要求一般在米级甚至更低,稳定性要求相对宽松。
其次,测量测绘天线通常采用多频段、多星座设计,包括GPS、GLONASS、北斗、Galileo等,至少涵盖L1/L2/L5甚至更多频段;普通导航天线多为单频或双频设计,频段覆盖相对简单。
第三,测量测绘天线在相位中心稳定性、极化纯度、多路径抑制方面拥有严格的标准,而普通导航天线一般不具备这些约束或要求较低。
二、测量测绘天线的核心技术指标有哪些?
相位中心稳定性(PCV)
测量测绘天线最重要的指标之一就是相位中心稳定性。相位中心的漂移直接影响测量精度。相位中心分为平均相位中心(PCO)和相位中心变化(PCV),前者为整体相位中心位置,后者为随卫星仰角或频率变化的相位变化特性。
测量天线通常要求相位中心的变化小于数毫米,部分高精度场景甚至需要1-2毫米以内的控制。厂家通常提供标准化PCV模型,或由IGS(国际GNSS服务)机构认证并公布标准PCV数据,以供高精度应用校正使用。
多路径抑制能力
多路径效应是指GNSS信号经地面、建筑物等反射进入天线,产生相位和幅度的扰动,从而降低测量精度。测量测绘天线通常采用专门的多路径抑制技术,例如Choke-Ring结构(扼流环)、特殊罩体设计等,显著降低信号反射干扰,从而获得更纯净、更准确的测量信号。
极化纯度(轴比)
测量测绘天线一般采用右旋圆极化(RHCP),极化纯度用轴比(Axial Ratio)表示。理想的圆极化轴比为0dB,实际应用中轴比小于3dB即可视为高品质圆极化天线。较好的极化纯度能够有效抑制多路径反射信号和交叉极化干扰,提升信号质量和稳定性。
频段覆盖范围
测量测绘天线一般具备多频多模特性,如GPS L1/L2/L5,北斗B1/B2/B3,Galileo E1/E5a/E5b,GLONASS G1/G2等。多频段覆盖可以有效减少电离层误差,提高解算精度。
增益和低仰角覆盖
增益稳定性以及低仰角方向图的平滑程度,直接影响实际观测效果。测量天线在低仰角方向也能获得良好的增益表现,能够增加观测卫星数,提高在树木、建筑物遮挡区域的定位精度和稳定性。
环境适应能力
测量测绘作业往往环境恶劣,天线需要具备较高的IP等级(IP67以上)、抗紫外、耐盐雾、防雷击、抗振动冲击能力,以保证长期稳定运行。
三、测量测绘天线的常见结构和技术特征
测量测绘天线主流结构包括扼流环天线(Choke-Ring)、Dorne-Margolin(DM型)天线、螺旋天线(Helix)等:
扼流环天线(Choke-Ring)
通过一系列同心圆环结构,有效抑制地面和侧面的多路径反射,典型应用于基准站、高等级控制网测量,广泛获得全球IGS认可。
DM型天线(Dorne-Margolin)
采用精密微带贴片设计,结构紧凑,相位中心高度稳定,多频特性佳,适合高精度RTK流动站。
螺旋天线(Helix)
具有宽频带、高增益、低仰角覆盖均匀的特性,广泛用于手持测绘终端或车载高精度测绘系统中。
以上结构均具备严格的相位中心模型校准体系,满足高精度定位需求。
四、影响测量测绘天线性能的因素有哪些?
天线罩材料与结构
天线罩介电常数和厚度影响信号透过率和相位中心稳定性,罩体材料一般采用特殊射频透明材料,稳定性好。
地板尺寸与安装环境
测绘天线对接地板尺寸敏感,使用厂家推荐的标准尺寸地板或背板,可以更好地实现厂家的技术指标。实际安装时,需严格按照要求尺寸安装。
馈线与连接器质量
馈线损耗、连接器质量直接影响信号强度和质量,建议使用低损耗同轴电缆、高可靠连接器,并注意馈线长度控制。
五、实际选型注意事项与方法
明确应用场景
基准站、CORS站选择扼流环类,手持终端或流动站选择DM型或螺旋类,以匹配应用特性。
厂商提供的相位中心数据
优先选择厂家提供PCV标准模型的产品,最好选用经IGS认证或广泛验证过的型号。
多路径抑制能力
城市复杂环境下测绘,应选择带明确多路径抑制能力标称的天线产品,以确保精度。
低仰角增益
尽可能索取低仰角(如15°-30°)方向图或增益数据,确保能应对遮挡环境下的测量需求。
极化纯度指标
轴比数值不宜超过3dB,以确保多路径干扰更小。
环境等级认证
选用具备IP67或IP68等级认证、抗紫外、耐盐雾、宽温运行的产品,以适应各种恶劣环境。
六、使用中的常见误区及规避方法
误区一:只看增益,不看相位中心稳定性
解决办法:仔细核对相位中心变化(PCV)指标,优先选择给出标准模型的产品。
误区二:忽视多路径抑制能力
解决办法:针对实际作业环境,明确要求产品具备有效的多路径抑制技术,如Choke-Ring结构或特殊罩体设计。
误区三:馈线和连接器随意选择
解决办法:严格按照厂家推荐,选用低损耗同轴电缆与高品质连接器,避免后续精度损失。
测量测绘天线的选择,不能只凭简单的增益或频段数字,更关键的是明确应用场景,严格考察相位中心稳定性、多路径抑制能力、极化纯度等专业指标,结合具体的应用环境和认证标准,才能最终选到符合高精度要求、性能稳定可靠的测绘天线产品。