导航 ( P o s i t i o n i n g ) 、定位( N a v i g a t i o n )、授时( T i m i n g )系统,即 P N T系统,是国家经济发展的增长极和信息化建设的基石,影响着我们生活和工作的方方面面,是未来发展的大方向。金航标公司(www.BDS666.com)从研发生产销售“kinghelm”品牌的北斗GPS模块开始,发展成为研发生产销售成系列的北斗GPS天线连接线射频同轴连接器等产品往汽车线束连接器面发展,公司愿景是成为技术领先的微波射频有无线连接和北斗应用产品提供者商,已经在北斗行业埋头苦干14年了,在军工的北斗B3频段天线连接器在研发新产品。

 

金航标运营“北斗专家”微信公众号,一直在大力宣传北斗科普北斗推广北斗讲好北斗的人物和故事,为我国北斗事业发展摇旗呐喊,北斗不仅仅是金航标的生意,而是当毕生的事业来做。金航标公司创始人宋仕强先生,是国务院经济发展中心民营企业发展研究专家,积极为深圳市经济发展和发展改革建言献策,多篇宏观经济研究和深圳经济发展的论文在权威媒体发布,为深圳经济发展和体制改革提供新的思路展示新的视角。金航标是从华强北发展起来的企业,宋仕强先生一直关注华强北研究华强北,撰写大量文章剖析传统华强北商业模式,为华强北的发展转型思考和探索,为净化和规范华强北营商环境建言献策大声疾呼,希望华强北成为深圳市兴旺繁荣的代表和改革开放伟大成果展示的名片。

 

金航标kinghelm的GPS模块北斗天线通信天线系列

 

第一.北斗BDS(BeiDou System )卫星系统

北斗系统的全称是中国北斗卫星导航系统(英文:BeiDou Navigation Satellite System,简称BDS),是和美国GPS全球定位系统、俄罗斯格洛纳斯GLONASS全球导航卫星系统、欧盟伽利略Galileo定位导航系统一道,称为全球四大导航系统。当然日本和印度也在建或计划建造自己的导航系统,但都还不成气候。

 

四大导航系统底层技术都是微波射频技术,再加上基本的数据计算功能。导航定位终端设备的模组包括射频芯片和基带芯片两大部分,射频芯片通过北斗GPS天线(金航标kinghelm就研发生产系列北斗GPS天线和射频连接线连接器同轴电缆)接收在天上运行的北斗GPS卫星发出的信号,通过射频连接器同轴电缆传送给基带芯片,北斗基带芯片根据接收的信号数据计算出当时终端所在的位置。导航定位授时还有其他的扩展功能和应用场景,由此催生了巨大应用市场。GPS北斗Galileo格洛纳斯Galileo伽利略定位系统的芯片模块天线应用终端的产品和使用功能都是可以相互兼容切换的。 

 

kinghelm金航标研发生产的射频连接器座子接插件等产品

 

GPS全球定位导航系统,由美国在上世纪60年代开始研发,90年代的海湾战争中大展身手为大家熟知。经过几十年的发展,GPS是目前全球最好最完善的导航定位系统。GPS全球定位导航系统由21+3颗卫星组成,分布在6个轨道平面上,轨道高度20200Km,运行周期为11小时58分。GPS应用已经渗透到我们生活的方方面面,一说到GPS,大家就自然而然想到导航。凭借着推出时间早、覆盖率高和定位准等优势,美国主导的GPS迅速在全球范围内普及,汽车、智能手机、船舶、可穿戴设备、交通工具或智能设备,普遍都采用了GPS芯片和解决方案。 Glonass格洛纳斯,是俄罗斯的导航系统,由24颗卫星组成,分布在3个轨道平面上,每个轨道面有8 颗卫星轨道高度19100Km,运行周期11小时15分。近年来受俄罗斯经济疲软的拖累,Glonass格洛纳斯的表现平平后继乏力,大多数在俄罗斯的军方武器和国家安全上面使用。

 

Galileo伽利略,是欧洲的定位导航系统,由30颗卫星组成,分布在3个轨道,轨道高度24126Km,Galileo伽利略系统的定位精度还是比较不错的。GPS北斗Galileo格洛纳斯Galileo伽利略定位系统的芯片模块使用终端功能都是可以兼容的,都没有排他性,在很多时候是交叉混合使用,我们金航标的北斗GPS天线和陶瓷片都可以做到这四个频点的兼容。以上是基于天上的卫星发射和传输信号的系统,我们通常叫做星基系统,与其对应的还有陆基系统、海基系统等。

 

  
北斗BDS(BeiDou System ),是我国自主研发的导航定位系统,技术指标市场占有率目暂前位居全球第二位,按照目前的发展趋势,大有超越美国的GPS系统的趋势。北斗在应用成熟之前,国内相关产业基本都是和GPS配套走的,核心的东西都受制于人。现在北斗三号已经实现了全球信号覆盖,在地球上的任何一个区域,都能看到5颗以上的北斗卫星,北斗真正成为名副其实的全球定位系统。北斗三号系统由24颗中圆地球轨道卫星、3颗地球静止轨道卫星和3颗倾斜地球同步轨道卫星共30颗卫星组成,和以前发射的北斗卫星一起组成共有55颗星的新北斗导航系统。北斗BDS系统具有以下优点:一是空间段采用三种轨道卫星组成的混合星座,高轨卫星更多抗遮挡能力强,在低纬度地区性能特点更为明显。二是北斗系统提供多个频点的导航信号,多频信号组合使用提高了服务精度,我们金航标(www.BDS666.com)公司就根据北斗的B3频点研发了定位导航的军工天线,在大气产品和气象服务方面也有应用。三是北斗系统创新融合了导航与通信能力,具备定位导航授时、星基增强、地基增强、精密单点定位、短报文通信和国际搜救等多种服务能力。

 

北斗BDS(www.BDS666.com)比GPS和其他导航系统牛B的地方,是我们有短报文通信系统,这是北斗独一无二的的优势,再辅助“天通一号”卫星的通讯功能,让北斗系统的功能更加强大和实用。北斗带出来的新市场,也是我国经济新的增长点,可以推动国产北斗芯片、导航定位等产业的出现和发展,方便了老百姓的生活,增加了我们的国家实力和影响力,在军工和国防事业方面,也可以扬眉吐气了。

 

第二.北斗定位和导航
导航和定位是无线通信技术应用的分支,都是在微波和射频信号的发射、传输、接收、数据计算信号分析等方面做文章。BDS北斗GPS定位的原理是这样的:由在天上的多颗卫星组成信号发射系统,全球的GPS北斗用户终端机在全天候全地段基本都可搜索到4颗以上的GPS北斗卫星,先计算出一个卫星到用户终端接收机之间的距离,再综合其他卫星的同类型的数据,就可推算终端机的具体位置了。当然北斗BDS和GPS的数据可以在一个终端上兼容,数据还可以相互参考和矫正。我们金航标的北斗GPS模块和北斗GPS天线都可以兼容并用,根据需要还可兼容俄罗斯Glonass格洛纳斯,欧洲Galileo伽利略这两大系统,有时候,在一个智能化终端的天线上面还要兼容GSM通信信号FM等信号。


金航标kinghelm(www.bds666.com)新研发的爆款车载GSM北斗GPS三模二合一天线,不但能兼容北斗和GPS,还可以兼容gsm通信,打破了传统智能硬件导航定位与通讯联络的不互通的信息孤岛,有了更大更好的应用场景和良好的用户体验,也提高了产品价值。

 

kinghelm金航标研发生产GSM通信和北斗GPS二合一SMA接口车载天线

 

在微波和射频的基础技术上,还有其他定位方式,如地面基站定位、wifi定位、IP定位、RFID射频标签定位、二维码标签定位、RFID射频标签定位、Bluetooth蓝牙定位、Zigbee定位、声波定位、AI场景识别定位、地磁波定位、海浪波定位,UWB(Ultra Wide Band )无线宽频定位等应用技术定位。辅助定位的还有A-GPS、加速度传感器陀螺仪定位等。有时候是这些技术单独使用,有时是多种技术的融合与交叉混合使用,增加另外稳定性和可靠性。在复杂和极端的场景中,通常采取以上一种或多种技术混合使用,起到相互补充和参考矫正的作用,在金航标参与的高精度定位和军工级产品导航定位方面,我们金航标的技术人员体会深刻。


根据应用场合不同,一般分为室外定位技术和室内定位技术两种。

 

1.室外定位技术,主要有两种,北斗GPS等卫星定位技术、基站IP、A-GPS定位技术。
 
卫星导航定位技术是非常成熟的技术,比如大家熟知的GPS和我国的北斗BDS,还有俄罗斯的格洛纳斯Glonass,欧洲的伽利略Galileo系统等,这里我们就放到一起来分析了。卫星定位技术的原理是相同的,都是基于三维定位原理。一般说来一颗卫星可以定义用户的球面,两颗卫星可以定位用户所在的圆周,三颗卫星可以定位用户在圆周的两点,四颗卫星就可以准确定位用户的位置。几种卫星定位技术的区别在于他们的定位参考卫星的位置是不同的,发射、管理的归属的国家也不同,是使用的最广泛我们老百姓最熟悉的技术,我们使用的智能手机和开的汽车,都会用到。


基站IP定位技术,就是利用固定已知的移动通信的基站位置(ip),根据客户移动终端的信息来确定位置,是广泛使用的独立性或者辅助性定位措施。常用的几种技术有:单基站定位、多基站定位,以及与其他模式混合的多模式定位。基站的原理是,位置IP是已知的,移动设备通过计算到临近三个基站的位置就可以计算出设备当前所在的位置。


我们来看看A-GPS定位技术,从A-GPS定位启动到GPS终端接收器找到可用的北斗GPS卫星流程如下:(1)设备从蜂窝基站获取到当前所在的小区位置(即一次COO定位);(2)设备通过蜂窝网络将当前蜂窝小区位置传送给网络中的A-GPS位置服务器;(3)A-PGS位置服务器根据当前小区位置查询该区域当前可用的北斗GPS卫星信息(包括卫星的频段、方位、仰角等相关信息),并返回给终端设备;(4)GPS北斗BDS终端接收器根据得到的可用卫星信息,可以快速找到当前可用的GPS卫星。这时候GPS北斗BDS终端接收器已经可正常接收GPS北斗卫星的信号,初始化过程结束。A-GPS对定位速度的提高就主要体现在此过程中,我们金航标的工程师们一般也叫该过程为热启动,相信经常开车使用导航设备的同志们都有体会。


 有一些特殊应用场景就要用到这些辅助定位手段。GPS和北斗BDS的优点在于无辐射,但是穿透力很弱,无法穿透钢筋水泥。在立交桥下面或者建筑物密集的地点,信号被遮挡或者削减时GPS北斗定位会出现漂移,在室内或者较为封闭的空间也因为这个原因无法使用,因为卫星导航定位的原理都一样。在G N S S系统可能被攻击或者干扰,室内及地下信号无法覆盖的时候,G N S S服务的补充备份就变得尤为重要。在这些星基系统的信号不能够完全满足的地方,就需要布设一些陆基系统来作为补充了。

 

2.室内定位技术(非暴露或覆盖空间内部)

室内定位导航技术也有人叫做的非暴露或覆盖空间定位技术,随着科技的普及市场的发展,商业前景非常广阔。一直有人在坚持做这方面的产品,以前由于技术和成本限制一直没有得到广泛应用。最近一段时间室内定位技术又火起来了,就是苹果公司推出iBeacon技术,一下就把其他的wifi定位、IP定位、Zigbee定位、RFID射频定位、二维码标签定位、RFID射频定位、蓝牙定位、无线宽频UWB定位技术都带动起来了,相关产品和新闻资讯都展现到大家眼前了,国内成都有一家公司在研发重华定位备份系统,有独立自主的知识产权,和澳大利亚新南威尔士大学的Locata公司全球首发陆基高精度自主PNT导航技术是有共通性的,技术路线应该来源于以前美国人在上世纪90年代的罗兰C(loran-c)系统。我们金航标也在这个系统的基础上研发军工级导航定位信号矫正天线!

 

几种室内导航技术参数和优缺点比较

 

第三.北斗GPS天线与射频信号传输连接器等

在这里我们就要介绍我们金航标(www.bds666.com)的天线了。北斗GPS信号接收的时候就要用到我们金航标kinghelm品牌天线,信号的传输要用到我们金航标研发生产的kinghelm射频连接线材和同轴连接器等信号连接产品了,我们对这一块非常熟悉。天线的种类划分和命名,有的是按照功能和应用范围,如电视天线;有的是按照外形,如我们金航标在阿里巴巴热卖的小辣椒天线船桨天线;有的是按照材质,如玻璃钢天线;有的是根据应用范围,如GSM天线等等,我们就给大家如下简单的归类。

 

1.棒状/鞭状天线,棒状/鞭状天线一般为全向天线,即在水平方向图上表现为360°都均匀辐射,也就是平常所说的没有方向性,但是一般增益不大。这类天线应用非常普遍,使用时也无太多特殊要求,比如家用的Wi-Fi、电台、移动通信系统中郊县大区制的站型,我们小时候经常听的无线电收音机等,都是这种天线非常常见。


2.吸顶天线,吸顶天线是移动通信系统天线的一种,主要用于室内信号覆盖,比如会场、宾馆、写字楼、电影院、住宅楼内等。白色向下的突起是天线体,往外辐射信号,后面接的线缆为馈线,把信号从移动基站引入到天线。现今市场上见到的室内吸顶天线,外形花色很多,但其内芯的购造几乎都是一样的。一般天线上会有移动或联通的品牌商标,一眼就可看出是哪家运行商的信号在覆盖本地区。

 

3.壁挂天线,壁挂天线主要安装在房间、大厅、走廊等场所的墙壁上,属于空气介质型微带天线具有较强的方向性,增益较大,外形都经过美化的比较耐看,用一般在比较狭长的室内空间。壁挂天线安装时前方较近区域不能有物体遮挡,且不要正对窗户、大门等信号比较容易泄漏到室外的开口。壁挂天线的增益比吸顶天线要高,一般在6~10dB之间。比如高速路口不停车收费系统也是其一大应用。

 

金航标办公室外面走道的顶挂式通信天线

 

4.八木天线,八木天线属于较高增益的定向天线,是由一个有源振子(一般用折合振子)、一个无源反射器和若干个无源引向器平行排列而成的端射式天线,由日本东北大学的八木秀次和宇田太郞两人发明,所以叫八木天线。八木天线的单元数越多,其增益越高,通常采用6~12单元的八木定向天线,其增益可达10~15dB。具有增益较高、结构轻巧、架设方便、价格便宜等优点。八木天线适用于点对点的通信或者将室外信号引入到室内,是室内分布系统室外接收天线的首选,比如某区域室内手机信号特别弱希望改善,一般都选用八木天线。

 

kinghelm金航标研发生产的射频转接线连接线等产品

 

5.基站用板状天线,基站板状天线是最为普遍极为重要的基站天线,属于定向天线的一种。板状天线的优点是:增益高、扇形区方向图好、后瓣小、垂直面方向图俯角控制方便、密封性能可靠以及使用寿命长。其选型和设置相对复杂,根据覆盖要求、话务量分布、抗干扰要求等,需严格的调整下倾角、方向角、天线挂高、天线分集距离和隔离距离等参数。

 

常规的基站板状天线,其增益约为 14~17dB,加长型基站板状天线,其增益可达16~19dB,不言而喻,加长型的长度,为常规板状天线的一倍,达2.4 m左右。
         

金航标研发生产销售的北斗GPS天线射频连接器展示柜


6.高增益抛物面天线,由于抛物面具有良好的聚焦作用,所以抛物面天线集射能力强,直径为1.5 m的抛物面天线,其增益即可达20 dB。雷达在发射时须把能量集中辐射到需要照射的方向,而在接收时又尽可能只接收探测方向的回波,同时分辨出目标的方位和仰角,所以该天线形态在雷达或卫星系统中非常常见。也有的抛物面采用栅状结构,一是为了减轻天线的重量,二是为了减少风的阻力。
 

金航标kinghelm的GPS模块北斗天线陶瓷通信天线FPC天线系列

 

7.SBX-1海基X波段雷达天线,因为地球曲率的关系,固定式雷达能覆盖的范围有很大限制。"海上巨眼"SBX-1海基X波段雷达包含许多小的雷达罩和一个重1814公吨的相位阵列雷达天线。这个相位阵列雷达天线需要超过一百万瓦的电力运作,拥有超过30000组传送接收T/R模组,占地384平方米,可以对目标进行搜寻和追踪。并且可以和美军位于加利福尼亚州范登堡空军基地导弹防御系统、位于阿拉斯加州里利堡基地交换信息,这两个基地都有拦截、击落导弹的能力。