PAGEPAGE23衛(wèi)星導航天線設計技術發(fā)展的國內外文獻綜述1.1國外發(fā)展國外的航空航天工業(yè)發(fā)展較早，經過兩次以及正在進行的第三次工業(yè)革命，發(fā)展十分迅速。因為一開始都是對自己的導航系統做配套，因此對單個系統的天線都很成熟，其中微帶天線憑借其優(yōu)良的特性，一直是研究的重心，研究都以能使其接收多個頻段信號來展開。2011年巴塞羅那自治大學電信與系統工程學院的M.Ramirez、J.Parron、J.Gemo和加泰羅尼亞理工大學信號理論與通信組的J.M.Gonzalez-Arbesu聯合研究出了一款天線[1]。這個天線在實現圓極化時，采用了改善耦合的四個孔饋電、寬帶移相器和Wilkinson功率合成器的方案，能夠覆蓋伽利略（E5a、E5b、E1、E2、L1）、GPS（L1、L2、L5）和GLONASS（L1、L3）。2012年12月“北斗”發(fā)布了完整的B1I接口控制文件后，2013年來自意大利米蘭的半導體公司的FabioPisoni和來自英國的布里斯托爾意法半導體研發(fā)公司的PhilipGMattos在鉆研文件過后[1]，給GPS、Galileo和GLONASS設計出了一種基于STA8088“Teseo-Ⅱ”面向消費者的芯片。該研究的最終產物是一個緊湊型的面向消費者的北斗硬件接收器，應用于導航于定位，這對于GNSS半導體器件的制造商帶來了絕佳的機會，它不僅提供了諸如RP路徑、信號處理以及GEO速度計算和電離層模型的解決方案還得到了從屋頂天線收集的的真實數據的靜態(tài)定位圖。雖然過程遇到了生成B1I測距碼的困難，但是最終通過重新使用片上Galileo可編程代碼存儲器后得到解決。新產品雖然還有一些缺點仍需進行一些方面的優(yōu)化，但整體性能良好，當應用廣泛后必將更迅速的發(fā)展起來。目前針對導航系統信號方面的研究不斷增多，2014年來自日本情報通信研究機構電磁研究所的T.Hobiger和來自瑞典查爾姆斯理工大學地球和空間科學學院的R.Haas?J.S.L?fgren做了一項關于全球導航系統（GNSS）信號的研究[5]。曾經不被人注意的GNSS信號反射的信息也可以用于做數據源并用來開發(fā)儀器，科學家可以通過此信息推算出地球的物理特性并稱此方法為GNSS反射計（GNSS-R）。如圖1.1所示，直接信號與反射信號到達的時間可以直接在他們所開發(fā)的這款儀器進行比較，目前的GNSS-R系統處理的信息可以用來精確到厘米來測量海平面。但其主要依賴于全球定位服務（GPS）的信號，然而，俄羅斯GLONASS系統可以借助雙基地雷達直接對直接信號與反射信號進行處理。鑒于此，瑞典的Onsala空間觀測臺分別做出基于GPS的GNSS-R系統與基于GLONASS的GNSS-R系統，并通過同位置潮汐測量的數據精度進行比較，驗證了基于GLONASS的GNSS-R系統要比常規(guī)的基于GPS的GNSS-R系統好，而且基于GLONASS的GNSS-R系統還具有廉價、操作簡單的特點。(a)(b)圖1.1GNSS-R實物和GNSS-R所收集的信號影像為了解決多功能天線的接收信號單一?頻帶窄?應用范圍小等問題，科學家們一直都在努力，2012年美國米特公司的RG.Elliot?E.N.Rosario?RJ.Davis開發(fā)了用于集成通信和導航能力的多功能天線系統[6]。該天線可以實現應用了最新的四線螺旋天線（QHA）的GPS/GNSS/Iridium與手持機上的UHF通信單極共同定位的新特性，最新的QHA與現有的QHA設計相比，頻率覆蓋率大大提高?由于最新的QHA天線與UHF單極同心即同軸，因此大大提高了225~512MHz頻段的超高頻天線的增益?同時共同定位QHA和單極的特性也實現了收發(fā)器所需面積的減少，該天線頻段所覆蓋有現代化GPS（LI，L2，L5），GLONASS，Galileo和北斗（Compass），頻率從1164~1300MHz和1559~1611MHz，UHF和Iridium通信發(fā)射和接收頻帶（1611~1626MHz）也被覆蓋在內。2015年德國慕尼黑聯邦國防軍大學高頻技術與移動通信研究所的IuliiaGoncharova、Stefanlindenmeier提出了一種可互操作GNSS天線[7]。此天線在多用于與短桿天線進行組合然后應用于汽車導航服務中，由于天線在設計使用的時候要充分考慮安裝時的位置以及容限參數，因此在所需仰角有高增益的前提下還要確保在L1頻帶中的GPS?北斗?伽利略和GLONASS信號的穩(wěn)定接收，在與短桿天線的組合中，其實現的天頂増益在頻率1.575GHz處為4.3dBic的值，在頻率1.602GHz處為3.6dBic，除此之外，這種高性能的結構使用面板與普通塑料就可以實現因此此天線雖然造價低廉但是性能極佳。2016年英國肯特大學的B.Sanz-Izquierdo、B.Liang?E.A.Parker和J.C.Batcheloi研究了在可重構天線中的有源頻率選擇表面（FSS）[8]。如圖1.2所示，雙極化采用貼片的形式，在用作有源人工磁導體（AMC）時，是通過可調諧的FSS。入射EM波的兩個極化的反射相位的獨立調諧能力是通過有源AMC來提供的，同時圓極化（CP）的實現是通過將AMC與寬帶共面波導饋電單極天線進行組合，在1.15~1.60GHz頻帶的任何頻率內，都可以任意切換CP的狀態(tài)，即左手CP與右手CP。因為只要改變變容二極管的兩個正交偏振波的反射相位就可以改變極化方向。天線能夠覆蓋衛(wèi)星導航系統的頻帶，包括GPS?GLONASS?北斗和伽利略，另外，重構圓極化（CP）天線可以通過使用有源人工地（AG）結構的極化?圖1.2天線結構1.2國內發(fā)展隨著我國航空航天事業(yè)的不斷發(fā)展，國內基于北斗導航系統的導航天線的研究也如火如荼的進行。西安電子科技大學的汪北辰通過改進四臂螺旋天線，研究出了一種寬帶縫隙天線，如圖1.3所示，可應用于北斗系統。其機構與四臂螺旋天線類似但是要比四臂螺旋天線小巧且加工簡單，最重要的是性能更優(yōu)。縫隙天線工作中心頻率為1392MHz，工作帶寬定義為回波損耗值小于-15dB的區(qū)間，此天線的工作帶寬為530MHz，在此貸款內的軸向增益均大于0dB，而且此天線具有良好的圓極化特性，這是由于此天線采用四饋電的方案，而且具有良好的軸比表現特性，均小于1.8dB[2]。圖1.3寬帶縫隙天線立體模型北方工業(yè)大學電子信息工程學院的雷丁陽、韋益杰等人利用Sierpinski地毯分形理論提出了一種具有良好空間填充性和自相似特性的新型北斗導航天線。天線的工作頻帶覆蓋了北斗的B2、B3以及GPS的L2、L5，因此具有較寬的工作頻帶，而且增益均能達到1.86dB[9]。此天線雖然吃筍小但是具有增益高、輻射性能好等優(yōu)點?？蓱糜诋斍八拇笮l(wèi)星導航系統。第二炮兵工程大學101的左東廣、胡龍濤和李峰臣、中國人民解放軍68304部隊的羅洪濤為了讓導航天線獲得更好的右旋圓極化性能，在方形貼片上采用切角和對稱開槽的方法實現了一種小型化北斗導航終端圓極化天線。如圖1.4所示。天線S11<-10dB的頻帶范圍為有效范圍，此天線的有效范圍為82MHz，3dB圓極化軸比帶寬為12MHz，因此此天線可以完全勝任北斗導航系統的接收天線，并且此設計方案雖然采用了簡單的方法，但是具有結構簡單，造價廉價等優(yōu)點，未來的前景很大[10]。圖1.4微帶貼片天線的基本模型北京航天長征飛行器研究所的張更、王威等人創(chuàng)新采用四饋點形式并采用疊層結構即上層是兩個一分二的且相位相差π/2的饋電網絡，下層是一個相位相差π的饋電網絡設計出了一種小型化四饋點多模的導航天線。此天線為了達到降低天線剖面高度的目的采用底端加載饋電網絡為帶狀線結構，以此實現了天線的多模工作[11]。此天線可以工作在北斗B1、GPSL1頻段，輻射部分采用單層微帶天線設計可用于多種環(huán)境。目前，我國已經建立了北斗三號系統，向全世界提供服務。北斗的發(fā)展目標是為了構筑世界級衛(wèi)星導航系統，滿足國家安全和經濟、社會發(fā)展的需要，不斷地為全球用戶提供穩(wěn)定可靠的服務，加深北斗產業(yè)的國際合作，為經濟和社會的發(fā)展和人民的生活提供改善，共享衛(wèi)星導航開發(fā)成果提高全球衛(wèi)星導航系統的綜合應用效益。因此國內對于衛(wèi)星導航天線的研究也更加火熱，高校的課題更加多樣化與深入。國內對于天線的生產和研發(fā)有深圳市鑫創(chuàng)通科技有限公司、艾福電子通訊有限公司、嘉興佳利電子、嘉康電子、臺灣麗臺等廠家從事北斗天線、北斗/GPS天線等的生產和研發(fā)，但是這些廠家都需要從國外采購天線的陶瓷部分，然后再生產天線與電路結合起來進行開發(fā)和研究，技術和工藝還有待提高和進一步的快速發(fā)展[1]。參考文獻[1]張欣.施耐德電氣：智領物流為全球綠色智造助力.[J].現代制造,2020,(26):36-38.[2]張穎川,趙皎云.致敬改革開放40周年共商物流裝備業(yè)發(fā)展——記2018全球物流裝備產業(yè)發(fā)展大會暨2018全球物流裝備企業(yè)家年會.[J].物流技術與應用,2019,24(01):43-44.[3]胡正皓.基于物聯網的倉儲自動化探究.[J].科技傳播,2019，11(05)：29-30.[4]許玲.探索現代智慧供應鏈體系下智能倉儲建設的必要性.[J].低碳世界,2019,9(04):20-21.[5]黃懷崧.倉儲自動化多AGV控制系統與調度算法的研究.[D].廈門大學,2018，12(06)：12-16.[6]孫富奇.消弭AGV行業(yè)痛點助推倉儲自動化升級——專訪上海快倉智能科技有限公司嘉興倉倉庫經理徐明.[J].中國儲運,2018,(09):65-66.[7]YutaTatsumoto,MasahiroShiraishi,KaiCai,ZhiyunLin.Applicationofonlinesupervisorycontrolofdiscrete-eventsystemstomulti-robotwarehouseautomation.[D].DepartmentofElectricalandInformationEngineering,OsakaCityUniversity,Japan,2018:45-47.[8]劉明.無人倉相關技術發(fā)展及牧星智能的實踐.[J].物流技術與應用,2018,23(10):33-34.[9]F.Gonzatti,M.Miotto,F.A.Farret.Automationandanalysisoftheoperationof(La0.85Ce0.15)Ni5inenergystorageplants.[D].FederalUniversityofSantaMaria,SantaMaria,RS,Brazil,2018:67-69.[10]李冰漪.國藥入駐普洛斯物流園倉儲自動化邁入新階段.[J].中國儲運,2018,(10):15-16.[11]范希龍.RFID技術在成品煙絲自動化倉儲管理中的應用研究.[J].科技創(chuàng)新與應用,2018,(11):9-10.[12]江宏，任芳.倉儲自動化技術前沿趨勢.[J].物流技術與應用,2020，25(06)：24-26.[13]韓勇.基于大型礦山倉儲管理的自動化控制系統設計及應用.[J].世界有色金屬,2019,(15):18-19.[14]張艷.倉儲自動化技術發(fā)展及昆船物流的創(chuàng)新實踐.[J].物流技術與應用,2020，25(06)：22-25.[15]田雪金，叢麗杰，瞿冬瑞.中海油自動化倉儲管理系統研究.[J].信息技術與信息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