GNSS 信号が失敗する理由と、CRPA アンチジャミング アンテナがどのように解決策を提供するか

UAV、自律型ロボット、または車両が地図上で時々「自分自身を見失う」ことがあっても、あなたは一人ではありません。多くのエンジニアは、高品質の GNSS 受信機を使用しても、システムで依然として信号損失、位置の大幅なジャンプ、または長い再取得時間が発生することに気づきました。多くの場合、根本的な原因は受信機自体ではなく、信号が受信機に到達する前に何が起こったかにあります。

この記事では、実際のプロジェクトで GNSS が失敗する最も一般的な理由と、CRPA アンチジャミング アンテナが制御を取り戻すのにどのように役立つかを見ていきます。

通常の GNSS アンテナが現代の環境でうまく機能しない理由

従来の GNSS アンテナは通常、単一素子の設計です。彼らは空を単一の「リスニングポイント」として扱い、そのポイントに到達するすべてのものを増幅します。これにより、今日の環境ではいくつかの問題が発生します。

1. 方向を区別できない

• さまざまな方向から到来する衛星信号と干渉が混在します。

• 強力なローカル干渉源は、弱い衛星信号を容易に圧倒する可能性があります。

2. 空間フィルタリング機能はありません

• フィルタリングは空間ではなく主に周波数で行われます。

• これでは、近くの妨害電波や、GNSS 周波数またはその付近の狭帯域/広帯域干渉に対しては不十分です。

その結果、UAV が通信塔の近くを飛行したり、車両が地元の妨害電波の横を通過したり、騒音の多い工場現場でロボットが動作したりすると、GNSS フロントエンドが飽和し、測位の低下または喪失につながる可能性があります。

民生用途における一般的な干渉シナリオ

民生用および産業用のお客様との経験から、GNSS 障害は次のような状況で発生することがよくあります。

• 建物、基地局、Wi-Fi が密集したエリアの近くを飛行する UAV

• 産業用 RF 機器の近くで動作するサービス ロボットと AGV

• 低コストの妨害装置を使用してドライバーと道路を共有するコネクテッドカー

• 通信システムが重複するエリアにあるインフラストラクチャノード

多くの場合、インテグレータは最初にファームウェアまたはマッピングのエラーを疑いますが、測定により、アンテナ ポートでの信号対干渉比が受信機が確実に動作するには低すぎることが判明することがよくあります。

CRPA が不足している「空間次元」をどのように追加するか

CRPA (制御受信パターン アンテナ) は、通常のアンテナにはない重要な機能、つまり空間選択性を追加します。 CRPA アレイは 1 つの要素の代わりに複数の要素を使用し、それらの信号をインテリジェントに組み合わせます。これにより、システムは次のことが可能になります。

• 受信ビームをGNSS衛星に向けて誘導する

• 干渉源に向かって深いヌルを形成する

• 変化する干渉方向に動的に適応する

たとえば、当社の現在の CRPA ソリューションは 4、8、または 16 個の要素をサポートでき、同時に抑制される妨害方向の数は通常「要素数 − 1」です。設計範囲内で、4 要素アレイは最大 3 方向を抑制でき、16 要素アレイは最大 15 方向を処理できます。

堅牢なハードウェア設計 (RF 入力で 10 W 以上のバーンアウト保護、IP65+ の機械的保護、-40 °C ～ +65/70 °C での動作など) と組み合わせることで、GNSS 受信機は、他の方法では故障する可能性がある状況でも引き続き使用できるようになります。

「なぜGNSSを失ったのか?」から「私たちはテストに合格しました」に

多くの民間プロジェクトでは、CRPA アンチジャミング アンテナを採用することで、事後対応的なトラブルシューティングからプロアクティブな堅牢性へと会話が変わります。

• UAV の飛行テストでは、「GNSS が悪い」という理由だけで特定のエリアを避ける必要はなくなりました。

• 自動運転車はルートに沿って位置の完全性をより一貫して維持できる

• 産業用ロボットとインフラストラクチャ ノードは周囲の RF 機器の影響を受けにくくなります

さらに、当社の統合アンチジャミングユニットには、PVT データ (位置、速度、時間) を直接出力する内蔵 GNSS 受信機を含めることができるため、よりターンキーなアプローチを好むチームの統合が簡素化されます。

実践的な次のステップ

現在 GNSS の信頼性の問題に対処している場合は、次のステップを実行するとよいでしょう。

1. 現在のアンテナが単純な単一素子設計であるかどうかを確認します。

2. システムが直面する干渉環境を測定または推定します。

3. 4 素子、8 素子、または 16 素子の CRPA アンテナが SWaP とパフォーマンスのニーズに適しているかどうかを評価します。

当社チームは、サポートされている帯域や消費電力からスプーフィング対策やインターフェイスのオプションに至るまで、一般的な技術的な質問を専用のアンチジャミング アンテナ Q&A ドキュメントにまとめました。また、モデルを迅速に比較できるように明確な価格/仕様シートも提供しています。

特定の UAV、車両、ロボット、またはインフラストラクチャのアプリケーションについてご相談になりたい場合は、お気軽にお問い合わせください。一般的な民間航空管制官やナビゲーション プロトコルを使用した例など、統合の経験を喜んで共有します。