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GPS/GNSS de precisión centimétrica - RTK Explicado
Introducción al GPS/GNSS de nivel centimétrico
Piensa en el receptor GPS/GNSS de tu teléfono móvil o de tu coche: es lo que se denomina receptor GPS (o GNSS*) estándar. Los receptores GNSS estándar disponibles en el mercado hoy en día tienen una precisión de entre 2 y 10 metros, y solo en condiciones exteriores. Esta precisión depende de la calidad del fabricante del receptor GPS y de si la vista del cielo no está bloqueada por ningún objeto o edificio. En perfectas condiciones, lo mejor que puede lograr es una precisión absoluta de alrededor de 2 metros.
*GNSS significa Sistemas de Navegación Global por Satélite, y es una palabra que incluye no solo GPS sino también otros sistemas de posicionamiento por satélite como GLONASS, BEIDOU, Galileo, QZSS…
Curiosamente, si tomamos 2 receptores GNSS y los colocamos uno al lado del otro en un campo abierto, ambos tendrán el mismo error de 2 metros mencionado anteriormente, ¡y en la misma dirección! Este error se conoce como error estándar de GNSS. Gracias a esta peculiaridad, es posible calcular con una precisión de 1 centímetro la distancia relativa entre ellos. Así que todavía tenemos un error absoluto de 2 metros, pero una precisión relativa de solo 1 centímetro.
Imagine ahora que instalamos uno de los dos receptores GNSS en una ubicación fija conocida con precisión centimétrica. ¡Ahora tenemos una precisión absoluta de 1 centímetro y una precisión relativa de 1 centímetro en la segunda unidad! Mira este muy buen video de 2 minutos introducción a la posición centimétrica de u-blox.
Pero esta técnica no es nueva. Esta es una tecnología muy antigua llamada GNSS Diferencial o RTK GNSS (Real-Time Kinematic), y desde hace más de 20 años permite que aplicaciones civiles tengan una precisión de 1 centímetro (RTK posición). In RTK redacción, la unidad estática se llama "estación base" y la unidad móvil se llama "Rover.
"¿Entonces que hay de nuevo? También escuché que es una tecnología muy cara y que necesitas recibir cursos para usarla, ¿verdad?
"Ya no :)"
At ArduSimple intentamos hacer GNSS RTK tecnología simple, asequible y accesible para todos. Con una serie de kits de iniciación, tutoriales y productos OEM, permitimos a nuestros clientes:
- Probar la tecnología y creer que es posible lograr una precisión de nivel centimétrico a un coste asequible.
- Acelerar sus proyectos y productos, gracias a nuestras placas de desarrollo plug and play y kits de iniciación.
- Crear productos y soluciones, gracias a nuestro soporte, servicios llave en mano y productos OEM preconfigurados.
“Entonces, ¿cómo puedo empezar?”
El receptro GNSS RTK
Primero necesitamos un receptor GNSS que pueda calcular posiciones RTK, como simpleRTK2B. Un receptor GNSS estándar no tiene suficiente potencia de cálculo para RTK.
En segundo lugar, necesitamos una muy buena antena GNSS, como simpleANT2B. No podemos usar una antena GNSS tradicional "barata", porque necesitamos recibir una señal de alta calidad, para que podamos medir realmente los errores GNSS. Además, debemos olvidarnos del uso de RTK GNSS en nuestro bolsillo o junto a la ventana: RTK GNSS sólo funciona con una vista del cielo sin obstáculos. La instalación de la antena también se convierte en un tema importante. Te recomendamos echar un vistazo a nuestra Guía de instalación de antenas GNSS RTK..
Ahora que conocemos los 2 elementos básicos de un RTK receptor, también conoce la razón por la que lanzamos nuestro Basic Starter Kit:
A menos que tengamos un estación base RTK en su área, en realidad necesitaremos 2 juegos de receptor RTK + antena RTK, por lo que uno de los sets se puede utilizar como “Estación Base” y el segundo como “Rover”. Esto nos lleva al tema de correcciones RTK.
correcciones RTK
Las correcciones RTK son la información enviada por la “Estación Base” al “Rover”, para que el “Rover” pueda calcular su posición a nivel de centímetros. El idioma/protocolo utilizado para enviar esta información se llama RTCM. A veces leerás sobre correcciones RTK y correcciones RTCM, es básicamente lo mismo. Para poder calcular esta posición RTK, ambos receptores necesitan ver más o menos los mismos satélites. Por esta razón las correcciones RTCM sólo son válidas hasta una distancia de 35 km desde la Estación Base (algunas personas dicen 25 km, otras 50 km, el número exacto dependerá de la calidad de la antena y del receptor). También es útil saber que las correcciones de una estación base pueden ser utilizadas por tantos rovers como sea posible, siempre que se encuentren dentro de este rango de 35 km desde la estación base. Esta sería una configuración multirover.
¿Qué sucede cuando vas más allá de estos 35 km desde la estación base? Que ya no es posible tener una precisión de 1 centímetro, y la precisión se degrada muy rápido a la estándar de 2 metros.
Enviando correcciones RTK
las correcciones RTCM/RTK se envían normalmente una vez por segundo. Y se puede enviar a través de una comunicación serie por cable, un enlace inalámbrico o una red IP. Veamos las diferencias más detalladamente.
Conexión por cable
Para unidades que están muy cerca unas de otras, podemos usar cables para conectarlas. Un puerto serie (TTL, RS232) es suficiente.
Conexión inalámbrica
Para cubrir distancias más largas necesitaremos una comunicación serie inalámbrica. Por esta razón agregamos un socket (lo llamamos socket XBee) a nuestros receptores RTK, para que agregar comunicación por cable o inalámbrica entre la base y el móvil sea una tarea casi plug-and-play.
Para simplificarlo aún más, desarrollamos algunos kits de iniciación para probar esta configuración:
- Hasta 10 metros entre base y rover, puedes hacerlo con 2x Basic Starter Kits.Las antenas GNSS incluidas en el kit tienen cables de 5 metros. Además, puede extender esta distancia hasta 20 metros (10 metros por cada lado) agregando nuestro cables RF de baja pérdida.
- Hasta unos cientos de metros, 1x Kit de rango medio (MR). Este kit solo permite un rover para cada estación base.
- Hasta pocos kilómetros, 1x Juego de largo alcance (LR) con múltiplesrover capacidad.
- Hasta 50 kilómetros, 1x Alcance extralargo (XLR) kit también con multirover capacidad.
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Las radios MR, LR y XLR necesitan una línea de visión de RF entre la base y el rover para poder funcionar. Mira nuestra publicación sobre la línea de visión visual frente a la línea de visión RF para entender este concepto.
Si tiene problemas para garantizar la línea de visión entre la base y el rovers, consulte este artículo: Función desbloqueada: usa tu LR/XLR radio como repetidor. Pero verás que también los repetidores tienen algunas limitaciones, o si necesitas varias estaciones base, este tipo de tecnología radio no es para ti. En este caso, o si simplemente tienes acceso IP disponible en las ubicaciones base y móvil (Internet o red local), las correcciones RTK también se pueden enviar a través de comunicación IP.
A través de una red IP
En muchas ocasiones se dispone de una red IP (WiFi, Ethernet, 4G). Para estos casos se ha desarrollado un protocolo para distribuir RTK correcciones, llamado NTRIP. Veremos esto con más detalle en la siguiente sección.
¿Qué es NTRIP?
NTRIP es un lenguaje/protocolo para distribuir correcciones RTK a través de paquetes IP de datos en Internet/red local. Esto permite ampliar Redes RTK con infinitas bases y infinitos rovers. Una red con varios dispositivos NTRIP se llama red NTRIP. Hay 3 elementos posibles en una red NTRIP:
- Caster NTRIP . Es un servidor que recopila correcciones RTK de una o varias estaciones base y las distribuye entre los Rovers.
- Servidor NTRIP. es una sola estación base RTK fisica. Su función es enviar correcciones RTK a un Caster NTRIP, para que el Caster pueda distribuirlas a otros clientes. En redes con una sola estación base, es bastante común tener un servidor NTRIP+caster juntos. En este caso sólo se configura la función de caster.
- Cliente NTRIP. Un receptor RTK que quiere recibir correcciones RTK. Los rovers RTK son clientes de NTRIP.
Nuestras tarjetas simpleRTK2B no tienen interfaces IP (ethernet, wifi, etc.) y no comprenden el protocolo NTRIP. Necesitan a alguien externo para convertir de NTRIP a RTCM y viceversa. Por ello desarrollamos una serie de accesorios para habilitar NTRIP en nuestras placas:
- Bluetooth: conecta tu tarjeta simpleRTK2B a tu teléfono móvil mediante bluetooth. Tu teléfono ahora puede actuar como cliente NTRIP (pero también como servidor o caster).
- WiFi: con una red WiFi disponible en su área, conecta el accessorio WiFi NTRIP Master y usa tu placa como cliente NTRIP (pero también como servidor o incluso servidor+caster).
- Cliente 4G NTRIP: deja que la tarjeta simpleRTK2B se convierta en cliente NTRIP en cualquier lugar donde haya cobertura de telefonia móvil.
Alternativamente, también puedes conectar tu tarjeta simpleRTK2B a una PC o teléfono móvil a través de USB y usar una aplicación en tu PC o teléfono móvil para realizar esta conversión. Echa un vistazo a nuestro tutorial para aprender a conectarse a un NTRIP caster.
Servicios de correcciones RTK
En algunos países, las autoridades locales ya han instalado una red de estaciones base con sus correspondientes servidores NTRIP, y ofrecen acceso a un NTRIP. caster Gratis con cobertura casi nacional. En estos casos, normalmente sólo se requiere un proceso de registro básico. Hemos preparado una base de datos de servicios para cada país para hacerte la vida un poco más fácil: Servicios de correcciones RTK en su país.
Si tienes la suerte de tener un RTK servicio de corrección en su área, usted es una de las personas afortunadas que necesita minimum configuración para usar RTK. Sólo necesitas nuestro Basic Starter Kit y una PC y conéctese a uno de los NTRIP anteriores Casters, siguiendo nuestro tutorial sobre cómo conectarse a un NTRIP caster.
También hay servicios de correcciones RTK de pago, en algunos países a precios razonables, en otros a precios muy elevados.
Esperamos que esto te haya ayudado a comprender mejor lo que hacemos y lo que necesitas para comenzar a usar RTK. Si deseas leer más, puede que te interese consultar nuestros Tutoriales. Si no encontraste lo que buscabas, y aún tienes alguna duda, no dudes en contáctenos, siempre respondemos!
