2025-09-01
在电机、电调、图传、数传“满载”的机身里,如何把“定位这件小事”做稳、做准、做可靠?无人机项目成败,常常就卡在一只天线上。下面以“无人机/手持终端用”小型四臂螺旋天线 HX-1911N 为例,结合其公开参数,给出一份工程化的选型与集成指南。
1. 为何无人机天线要“讲究”
多星多频 = 更稳的几何构型:卫星几何越好、频点越丰富,收敛更快、可用性更高,尤其在林线、楼间或载荷遮挡时更显著。
小体积、轻重量 = 更好布局:在有限的机头/机背空间内实现“抬高、不遮挡、远离干扰”,重量越轻越有利于重心与续航。
抗干扰、抗多径 = 更强鲁棒性:城市电磁“噪区”、机体碳纤维反射、桨叶旋转多径都会拉低 CN0,前端链路和方向图表现决定上限。
2. 代表机型参数速览(HX-1911N)
系统与频段:四系统双频段,覆盖 GPS L1/L5、BDS B1/B2a、GLONASS G1、Galileo E1/E5a,可用于高精度定位方案搭建。
射频与结构:小型四臂螺旋天线形态,FPC 载体;天线前端具备带外抑制,旨在提升复杂电磁环境下的可用性。外形约 Φ18×53 mm,IP67 防护。
接口与协议:宣称支持 BLE 5.0,航数据/差分协议含 NMEA 0183 V4.10 与 RTCM 3.x(利于与常见定位主机/差分链路对接)。
功耗与环境:标注 DC 5 V 供电、≤300 mA(3.85 V 条件下)与平均功耗 1.1 W;温度范围 −30 ℃~+70 ℃、存储 −40 ℃~+85 ℃;重量 20–30 g。
精度口径说明:规格表给出 RTK(RMS)水平 0.1 m+1 ppm、垂直 0.3 m+1 ppm。
3. 无人机机体集成要点
(1) 安装位置与抬高策略
远离电机、ESC、电源总线与高功率发射天线(5.8 G 图传、4G/5G/数传)。
尽量位于机体最高、无遮挡处;必要时用短桅杆抬高 50–120 mm,减小机体遮挡与桨叶多径。
避免碳纤维罩直接覆盖;若必须覆盖,请在罩体开设 RF 透明窗(玻纤/塑料)或改用外置天线。
(2) 接地与方向图
小型螺旋天线通常依赖周边金属/地平面改善方向图与极化纯度;在安装底座下方规划等效接地面。
校核低仰角响应与前后比:低仰角卫星参与解算能显著提升几何强度,减少丢星时的精度抖动。
(3) 供电与噪声治理
若按 5 V 供电,优先从飞控稳压支路取电,前端加 LC 滤波,纹波尽量 <50 mV。
避免与图传/数传同一路开关电源;分离地回流路径,必要时在同束线缆外加磁环抑制共模干扰。
同轴走线远离大电流环路,拐弯半径 ≥5×线径,连接器做好应力释放与防松。
(4) 机械与防护
结合 IP67 指标,户外飞行注意出线口密封、缓冲垫与抗振;长期雨雾/盐雾工况建议加涂层与防水帽。
20–30 g 的配重通常可忽略,但轻量机型仍需关注重心变化;固定件用螺纹胶,避免频振松动。
4. 与定位系统的协同:从单点到 RTK
工作模式:单点导航→差分(SBAS/RTCM)→RTK/PPP-RTK,定位稳定性和精度逐级提升。
差分链路:设备侧宣称支持 RTCM 3.x 与 NMEA;若走地面基站/NTRIP,请评估链路丢包、延迟与恢复能力。
收敛与保持:起飞后建议经历短时直线平飞与避转弯,保证早期收敛;穿越林线/楼缝时保持桅杆指向天空。
5. 通用测试与验收流程
A. 静态基准(≥2 h)
开阔地面,桅杆固定,记录 CN0 分布/多路径指标/解算状态,观测低仰角星参与率与 DOP 变化。
B. 动态路测/飞测(≥20 min)
设计城市峡谷、林荫、桥下等路段/航段;统计 Fix 率、重捕获时间、定位跳变 >0.5 m 次数。
C. 抗扰评估
同场景开启/关闭图传、数传、测绘相机等高频/高功耗模块,对比 CN0 与 Fix 率;必要时做近场干扰注入。
D. 环境可靠性
−30 ℃~+70 ℃ 温变循环、喷淋/粉尘、振动/冲击按任务谱执行;检查防水点与连接器老化。
6. 常见踩坑与规避
“毫米级”话术混淆:把宣传语与规格表混用最容易引发争议;务必按 RTK(RMS)口径签验收条款。
共址互扰:GNSS 与 5.8 G 图传/4G 数传并装、且馈线束扎在一起,极易掉星或 Fix 不稳——分层、分向、分线束。
碳纤维衰减:碳纤覆盖或半包围安装,会显著削顶方向图;使用玻纤罩或开 RF 窗。
地面反射/桨叶多径:起降场地金属密集或桨盘过近,定位抖动增大;抬高安装位并优化桅杆位置。
7. 选型确认表
频段/系统:是否覆盖 L1/L5、B1/B2a、G1、E1/E5a(满足算法/任务要求)。
体积/重量:Φ18×53 mm、20–30 g 是否满足机舱/重心限制。
防护/环境:IP67、防水出线、温度与湿度范围覆盖任务环境。
供电与功耗:5 V 供电、平均功耗约 1.1 W,电源冗余是否足够。
协议与链路:NMEA/RTCM、BLE 调试是否已在地面站/飞控侧打通。
验收脚本:静态/动态/抗扰/环境四类测试是否准备与通过。
8. 应用场景灵感板
测绘与数字孪生:低空条带/回字飞行,快速获取稠密点云/影像;多频多星提升遮挡区可用性。
应急/救援:楼宇、山谷穿行频繁,抗干扰与重捕获能力决定成片率与指挥效率。
精准农业:自动航线+RTK 作业,重点关注田埂/林地边缘的 Fix 稳定性与解算保持。
巡检与安防:沿线飞行的 GNSS 遮挡周期性强,合理的安装位与方向图能显著降低“轨迹拉链”。
面向无人机的定位链路,频段覆盖 + 轻量化 + 抗干扰 + 工程化集成是成败四要素。像 HX-1911N 这类小型四臂螺旋方案,通过多系统双频、紧凑尺寸与 IP67 等特性,为 UAV 项目提供了一个易集成的参考解。