在城市轨道交通系统中，安全、准点、效率是最核心的目标。随着智能化、自动化水平不断提升，GNSS(全球卫星导航系统)技术正逐步进入轨道交通领域。而其中，GNSS天线是确保系统稳定运行的第一环节。它能否可靠接收卫星信号，直接决定了列车定位与运行控制的精度与安全性。

下面我将从应用场景、技术要求、天线特点、安装要点以及未来发展趋势几个维度展开，详细介绍GNSS天线在城市轨道交通中的运用。

一、GNSS在城市轨道中的主要应用场景

列车定位与运行控制

为列车提供连续、可靠的实时位置，辅助或替代传统轨旁定位设备(如地面应答器)。

在CBTC(基于通信的列车控制)或融合定位系统中，GNSS信号是提高定位精度的重要信息源。

运营调度与车队管理

实时掌握列车运行位置，便于调度中心优化发车间隔，提高运力利用率。

轨道健康监测与运维

通过GNSS与传感器结合，可用于轨道几何状态监测、线路沉降监控，减少人工检测频次。

施工测量与轨道铺设

在轨道施工、线路整平和轨枕安装环节，GNSS天线可辅助完成精确测量和对位。

二、城市轨道环境下的挑战

与空旷田野或高速公路不同，城市轨道常处在：

高楼林立的“城市峡谷” → 多径反射严重。

隧道、半封闭高架 → 卫星可见度差。

强干扰环境 → 附近通信基站、地铁通信系统可能产生电磁干扰。

因此，GNSS天线需要具备更高的抗干扰、多径抑制和低仰角接收能力。

三、GNSS天线在城市轨道中的关键特点

多星多频接收

支持GPS、北斗、GLONASS、Galileo等系统，兼容L1/L2/L5、B1/B2/B3等频点，提升可用卫星数与定位稳健性。

优异的轴比与极化纯度

接收右旋圆极化(RHCP)信号，抑制地物反射产生的左旋分量，降低多径影响。

相位中心稳定

相位中心偏移小、变化(PCV)低，保证厘米级乃至分米级定位解算的稳定性。

抗干扰与滤波

集成低噪声放大器(LNA)与带外滤波器，增强邻频抗干扰能力，避免列车通信、对讲和无线网络对GNSS信号的影响。

结构坚固与防护等级高

满足列车长期户外使用需求，具备IP67/69K防护等级，耐振动、抗冲击、耐高低温、抗盐雾与紫外线。

四、安装与集成要点

安装位置

天线应安装在列车车顶居中开阔位置，避免车体遮挡和不均匀反射。

接地面设计

保证天线下方有足够的金属接地面，改善辐射方向图与增益特性。

馈线与电源

使用低损耗射频电缆，确保长距离传输下信噪比不显著下降;电源加装浪涌与过压保护。

电磁兼容(EMC)

与列车其他无线系统(如LTE-R、5G专网、车载对讲)合理分布天线位置，避免互相干扰。

融合与校准

GNSS天线通常与IMU、里程计、轨旁信号融合，需做系统级标定以提升整体定位精度。

五、典型应用案例

地铁与轻轨：部分城市地铁试点采用“GNSS+IMU+轨旁修正”的融合定位系统，减少对轨旁设备的依赖。

市郊铁路：在郊区和地面段使用GNSS天线，提高定位连续性;进入隧道则由IMU/轨旁设备接管。

运维车辆：工务车、检测车安装GNSS天线，用于轨道几何检测与运营数据采集。

六、未来发展趋势

高精度与融合化

GNSS天线将与惯导(IMU)、视觉/激光雷达紧密融合，满足无人驾驶地铁和全自动运行(GoA4)的定位需求。

智能抗干扰

使用阵列天线、CRPA(控制可重构阵列)实现波束赋形，提升在复杂电磁环境下的抗干扰与抗欺骗能力。

小型化与低功耗

为满足车载与便携检测设备需求，天线将进一步小型化，但仍保持高性能。

国产化与标准化

随着北斗系统全面应用，国产GNSS天线在轨道交通中的应用比例将逐渐提升，并可能形成行业标准。

在城市轨道交通中，GNSS天线不仅是定位系统的“耳朵”，更是安全运行的前提。它通过多星多频接收、抑制多径、抗干扰和稳定的相位中心，为列车提供可靠的位置信息。未来，随着融合导航和自动驾驶的推进，GNSS天线将在城市轨道中发挥更关键的作用，让出行更高效、更安全。