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天线抖动，让低成本高精度卫星导航有了可能

发布时间： 2025-04-18

4月17日，记者从国防科技大学获悉，该校电子科学学院王飞雪教授团队利用天线抖动增加卫星高精度测量中的信息量，获得了一种消除多径误差的新机制，并在全球首次成功以微小抖动消除了多径误差，为复杂遮挡环境下的低成本高精度卫星导航创造了更大的可能。这一成果日前在线发表于《通讯·工程》上。

传统高精度卫星导航主要依赖阻尼环天线等昂贵的高端监测天线，以被动抑制用户接收到卫星直达信号以外的来自墙壁、山坡等的反射信号带来的多径误差。但在城市峡谷、林区或室内等复杂遮挡环境中，这类多径信号干扰依然无法被彻底消除。与此同时，高端监测天线等高成本设备也难以实施大规模部署。

为破解这一瓶颈问题，王飞雪团队提出了“用抖动换精度”的创新理念：通过在信号接收端引入可控的线性微抖动，使多径信号的相位发生快速变化，在完成信号测量后的处理阶段实现高效平均和误差抵消。

团队将各种天线抖动模式统一映射到线性抖动模型中，推导出了最小抖动幅度理论公式。基于该公式计算，研发出了一套±6.2 厘米的直线抖动装置。它可兼容于现有车载天线和手持天线，无需对天线内部结构进行任何改动。

实验结果表明，接收天线在±6.2厘米的抖动情况下，可以将多径误差降低73.77%，单点定位精度由2.60米提升至0.98米，有效抑制了多径误差。此外，团队通过静止高精度监测天线（成本约5万元）与抖动普通车载天线（成本约7元）的对比实验发现，两者二维定位精度基本类似。

该方法不仅为智慧交通、自动驾驶、无人机巡检等场景提供了低成本、高可靠的卫星定位的新解决方案，还研发出了可灵活安装于各类现有天线、不改变接收机硬件的抖动模块，有望大幅降低使用推广成本，加速成果的推广应用。

（来源：科技日报 作者：俞慧友）