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Precisión centimétrica GPS/GNSS - 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 estándar (o GNSS*). 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 por Satélite Global, 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 GNSS estándar. 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 sólo 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!

Pero esta técnica no es nueva. Esta es una tecnología muy antigua llamada GNSS Diferencial o RTK GNSS (Real-Time Kinematic), y durante más de 20 años ha permitido que las aplicaciones civiles tengan una precisión de 1 centímetro (posición RTK). En términos RTK, la unidad estática se denomina "estación base" y la unidad móvil se denomina "Rover.

"¿Entonces que hay de nuevo? También escuché que es una tecnología muy costosa y que es necesario recibir capacitación para usarla, ¿verdad?
"Ya no :)"

At ArduSimple Intentamos que la tecnología GNSS RTK sea simple, asequible y accesible para todos. Con una serie de kits de inicio, tutoriales y productos OEM, permitimos a nuestros clientes:

  • Pruebe la tecnología y crea que es posible lograr una precisión de nivel centimétrico a un costo asequible.
  • Acelere sus proyectos y productos gracias a nuestras placas de desarrollo y kits de inicio plug and play.
  • Cree productos y soluciones, gracias a nuestro soporte, servicios llave en mano y productos OEM preconfigurados.

“Entonces, ¿cómo puedo empezar?”

El receptor 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 de usar el RTK GNSS en nuestro bolsillo o al lado de la ventana: RTK GNSS solo funciona con una vista del cielo sin obstáculos. La instalación de la antena también se convierte en un tema importante. Recomendamos echar un vistazo a nuestro Guía de instalación de antenas RTK GNSS.

Ahora que conocemos los 2 elementos básicos de un receptor RTK, también sabes la razón por la que lanzamos nuestro Kit básico de inicio:

A menos que tengamos una estación base RTK en su área, en realidad necesitaremos 2 juegos de receptor RTK + antena RTK, por lo que uno de los juegos puede usarse como “estación base” y el segundo como “Rover”. Esto nos lleva al tema de las correcciones RTK.

Correcciones RTK

Las correcciones RTK son la información enviada por la “Estación Base” al “Rover", entonces el "Rover”Puede calcular su posición con un nivel de centímetros. El idioma/protocolo utilizado para enviar esta información se llama RTCM (Radio Comisión Técnica de Servicios Marítimos). A veces leerás sobre correcciones RTK y correcciones RTCM, es básicamente lo mismo. Para 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 tantas rovers posible, siempre y cuando estén dentro de este rango de 35 km desde la estación base. Este sería un 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 2 metros estándar.

Envío de correcciones RTK

Las correcciones RTCM/RTK se envían generalmente 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.

Con conexión de cable

Para unidades que están muy cerca unas de otras, podemos usar cables para conectarlas. Un puerto serie (TTL, RS232) es suficiente.

Conectividad

Para cubrir distancias más largas necesitaremos una comunicación serie inalámbrica. Por esta razón agregamos un enchufe (lo llamamos enchufe XBee) a nuestros receptores RTK, agregando así comunicación por cable o inalámbrica entre la base y rover Sería una tarea plug-and-play.

Para hacerlo aún más sencillo, desarrollamos algunos kits de inicio para probar esta configuración:

Señor, LR y XLR radio Los enlaces necesitan una línea de visión de RF entre la base y rover para que funcione. Mira esto 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 radio La tecnología no es para ti. En este caso, o si simplemente tiene acceso IP disponible tanto en la base como en rover ubicaciones (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 de distribución de correcciones RTK, denominado NTRIP (Networked Transport of RTCM via Internet Protocol). 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 de Internet/red local. Esto permite ampliar redes RTK con infinitas bases e infinitas rovers. Una red con varios dispositivos NTRIP se llama red NTRIP. Hay 3 elementos posibles en una red NTRIP:

  • NTRIP caster. Es un servidor que recoge correcciones RTK de una o varias estaciones base y las distribuye entre Rovers.
  • servidor NTRIP. Es una única estación base física RTK. Su función es enviar correcciones RTK a un NTRIP. Caster, Por lo que el Caster puede distribuirlos a otros clientes. En redes con una sola estación base, es bastante común tener un servidor NTRIP+caster juntos. En este caso sólo el caster La función está configurada.
  • Cliente NTRIP. Un receptor RTK que quiere recibir correcciones RTK. RTK Rovers son clientes NTRIP.

Red NTRIP

Nuestros simpleRTK2B las placas no tienen interfaces IP (ethernet, wifi, etc.) y no comprenden el protocolo NTRIP. Necesitan que alguien externo convierta de NTRIP a RTCM y viceversa. Por ello desarrollamos una serie de accesorios para habilitar NTRIP en nuestras placas:

  • Bluetooth: conecta tu simpleRTK2B placa a su teléfono móvil a través de bluetooth. Su teléfono ahora puede actuar como cliente NTRIP (pero también como servidor o caster).

NTRIP Bluetooth

  • WiFi: con una red WiFi disponible en su área, conecte el WiFi NTRIP Master accesorio y utilice su placa como cliente NTRIP (pero también como servidor o incluso servidor+caster).

Wi-Fi NTRIP

  • Cliente 4G NTRIP: deja que simpleRTK2B board conviértase en cliente NTRIP en cualquier lugar donde haya cobertura celular.

NTRIP 4G

Alternativamente, también puede conectar su simpleRTK2B conecte a una PC o teléfono móvil a través de USB y use una aplicación en su PC o teléfono móvil para realizar esta conversión. Echa un vistazo a nuestro tutorial para aprender a conectarse a un NTRIP caster.

Servicios de corrección 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 corrección RTK en su país.

Si tiene la suerte de tener un servicio de corrección RTK en su área, es una de las personas afortunadas que necesita una configuración mínima para usar RTK. Sólo necesitas nuestro Kit básico de inicio y una PC y conéctese a uno de los NTRIP anteriores Casters, siguiendo nuestro tutorial sobre cómo conectarse a un NTRIP caster.

También existen servicios de corrección 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 utilizar RTK. Si desea leer más, puede que le interese consultar nuestro Tutoriales. Si no encontraste lo que buscabas, y aún tienes alguna duda, no dudes en ponerte en contacto con nosotros, siempre respondemos!

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