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Precisión centimétrica GPS/GNSS - RTK explicado
RTK en 5 minutos
Para lograr una precisión centimétrica con GPS, necesitará un dispositivo GPS con funcionalidad “RTK”: su teléfono o el GPS de su rastreador de mascotas no funcionarán.
Una vez que tenga un receptor GPS RTK, existen 3 maneras de hacer que mida puntos con precisión centimétrica:
La mayoría de los países cuentan con redes RTK para topógrafos, a veces gratuitas. Algunos usuarios también comparten sus propias estaciones base en línea sin costo alguno. Como alternativa, puede suscribirse a un servicio de pago. NTRIP servicio. Si un La red RTK está disponible en su área.Esta suele ser la opción más fácil.
Si quieres ser completamente independiente de los servicios, puedes decidir instalar tu propia estación base. Esto le permitirá viajar con el rover en un radio de 35 kilómetros desde el mismo.
¿Puedes dejar tu dispositivo estático durante 1 hora? Entonces no necesitas datos de corrección. Registra tus datos GPS en el campo y mejora su precisión más tarde. La precisión a nivel de centímetros se calcula más tarde, después de que regreses a la oficina y proceses tus datos con un PPK .
RTK en detalle: comprensión de la precisión centimétrica del GPS
Piensa en el receptor GPS de tu teléfono móvil o de tu coche: se trata de lo que se denomina receptor GPS estándar (también llamado GNSS*). Los receptores GNSS estándar disponibles en el mercado actual tienen un error de entre 1 y 10 metros y solo funcionan en exteriores. Este error depende de la calidad del fabricante del receptor GPS y de cuánto bloquea la visión del cielo cualquier objeto o edificio. En condiciones ideales, lo máximo que se puede conseguir es una precisión absoluta de alrededor de 1 metro.
*GNSS significa Sistemas Globales de Navegación por Satélite, y es una palabra que incluye no solo el GPS sino también otros sistemas de posicionamiento basados en satélites como GLONASS, BeiDou, Galileo, QZSS…
Curiosamente, si colocamos dos receptores GNSS uno al lado del otro en campo abierto, ambos tendrán el mismo error de 1 metro, ¡y en la misma dirección! Este error se conoce como el error GNSS estándar.
Imaginemos ahora que sabemos con precisión centimétrica la ubicación de uno de los receptores GNSS. ¡Podemos calcular la posición de la segunda unidad con un error de tan solo un centímetro!
Pero esta técnica no es nueva. Se trata de una tecnología muy antigua llamada GNSS Diferencial o GNSS RTK (Cinemática en Tiempo Real). Durante más de 20 años, ha permitido que las aplicaciones civiles tengan una precisión de 1 centímetro (posición RTK). En el lenguaje RTK, la unidad estática se denomina "Estación Base" y la unidad móvil, "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 RTK (también conocido como rover)
simpleRTK2B – Basic Starter Kit
El sistema RTK multibanda más popular del mercado desde 2018. Ideal para su primer proyecto GPS con precisión centimétrica confiable. Con u-blox ZED-F9P y ANN-MB antena.
La base 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 lenguaje/protocolo utilizado para enviar esta información se llama RTCM (Comisión Técnica de Radio para Servicios Marítimos). A veces leerá 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 solo son válidas hasta una distancia de 35 km desde la estación base (algunos dicen 25 km, otros 50 km, el número exacto dependerá de la antena y la calidad 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
- Hasta 10 metros entre base y rover, puedes hacerlo con 2x Kits básicos de inicio.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 uno 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.
Medium Range Radio – RTK Starter Kit
RTK Base y RTK preconfigurados y listos para usar Rover Kit que incluye radio Enlace de hasta 1 kilómetro.
Long Range Radio – RTK Starter Kit
RTK Base y RTK preconfigurados y listos para usar Rover Kit que incluye radio Enlace de hasta 10 kilómetro.
Extra Long Range Radio – RTK Starter Kit
RTK Base y RTK preconfigurados y listos para usar Rover Kit que incluye radio Enlace de hasta 50 kilómetro.
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 (Transporte en Red de RTCM vía Protocolo de Internet). Veremos esto con más detalle en la siguiente sección.
¿Qué es NTRIP?
- NTRIP caster. Es un servidor que recoge correcciones RTK de una o varias estaciones base y las distribuye entre Rovers.
- NTRIP servidor. Es una única estación base RTK física. 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 una NTRIP servidor+caster juntos. En este caso sólo el caster La función está configurada.
- NTRIP cliente. Un receptor RTK que quiere recibir correcciones RTK. RTK Rovers son NTRIP clientes.
Nuestros simpleRTK2B Las placas no tienen interfaces IP (ethernet, wifi, etc.) y no entienden NTRIP Protocolo. Necesitan a alguien de afuera para convertirlo. NTRIP a RTCM y viceversa. Por este motivo, hemos desarrollado una serie de accesorios que permiten NTRIP En nuestros foros:
- Bluetooth: conecta tu simpleRTK2B placa a tu teléfono móvil a través de bluetooth. Tu teléfono ahora puede actuar como NTRIP cliente (pero también como servidor o caster).
Bluetooth module
Añade Bluetooth a tu placa. Compatible con todos ArduSimple Placas con zócalo XBee integrado.
BT+BLE Bridge
Añade Bluetooth a tu placa. Compatible con todos ArduSimple Placas con zócalo XBee integrado.
- WiFi: con una red WiFi disponible en su área, conecte el WiFi NTRIP Master accesorio y usa tu tabla como NTRIP cliente (pero también como servidor o incluso servidor+)caster).
WiFi NTRIP Master
Añade funcionalidad WiFi sin necesidad de programación, con solo unos clics de configuración. Compatible con todos los... ArduSimple Placas con zócalo XBee integrado.
- 4G NTRIP Cliente: deja que simpleRTK2B El tablero se convierte en un NTRIP Cliente en cualquier lugar donde haya cobertura celular.
4G NTRIP Master
Añade funcionalidad 4G/3G/2G sin programación, con solo unos clics de configuración. Compatible con todos los... ArduSimple Placas con zócalo XBee integrado.
Servicios de corrección RTK
Procesamiento posterior (PPK)
¿Puedes dejar tu dispositivo estático durante 1 hora? Entonces no necesitas datos de corrección, estación base ni conexión a Internet en el campo. Tu receptor registra los datos de posicionamiento sin procesar mientras trabajas, pero la posición final de alta precisión se calcula más tarde. Una vez que estés de vuelta en la oficina, tus datos GPS registrados se procesan junto con los datos de corrección de un PPK servicio (como Maestro del posprocesamiento), lo que le brinda una precisión a nivel de centímetros. A diferencia de RTK, PPK No proporciona una precisión a nivel de centímetros en tiempo real.
simpleRTK 4 Optimum – Basic Starter Kit
Experimente la tecnología GPS/GNSS de todas las bandas desde u-blox Con este kit que incluye lo último u-blox El chip ZED-X20P junto con alta ANN-MB2 antena.
simpleRTK3B – Basic Starter Kit
Experimente la precisión milimétrica del GPS con Septentrio Mosaic-X5 Módulo RTK de alta precisión. Obtenga una resolución de posición de 6 mm en su PC, teléfono o plataforma de desarrollo favorita.
Otras tecnologías de posicionamiento
Ahora que sabes como RTK y PPK Puede proporcionar una precisión a nivel de centímetros.También es posible que encuentre otras tecnologías de posicionamiento GNSS. Estas pueden ofrecer menor precisión, pero suelen ser más sencillas.
Antes de mirarlos, un término útil para entender es CEP (Error Circular Probable)El CEP es una medida estadística para describir la precisión del posicionamiento. Por ejemplo, un CEP de 1 cm significa que se espera que al menos el 50 % de las posiciones calculadas se encuentren dentro de 1 centímetro de la posición real. Esto no significa que cada medición tendrá una precisión de exactamente 1 centímetro.
La tabla siguiente compara RTK y PPK con otras tecnologías de posicionamiento comunes, desde una precisión de nivel centimétrico hasta un nivel métrico.
| Nivel de precisión | Tecnologías y explicación para principiantes | Kits recomendados |
|---|---|---|
| Centímetro 1 | RTK (Cinemática en tiempo real): Ofrece una precisión a nivel de centímetros. en tiempo real utilizando una estación base local o correcciones de Internet (NTRIP). La base y rover debiera ser dentro de 35 km el uno del otro. | Todos ArduSimple Kits de desarrollo RTK A partir de 211,00€ |
| PPK (Postprocesamiento): Precisión similar a la de RTK, pero la posición precisa se calcula. después de la encuesta en una computadora. No se necesita conexión a Internet ni en tiempo real en el campo. rover puede estar más lejos de la base (hasta 100 km), pero la precisión generalmente disminuye a medida que aumenta la distancia. | Todos ArduSimple Kits de desarrollo RTK (utilizando el registro de datos sin procesar) A partir de 211,00€ | |
| <30 centímetros | Galileo HAS: Servicio gratuito que proporciona datos de corrección de Galileo Los satélites se conectan a su receptor mediante internet o señal satelital. Es posible que deba habilitar una banda específica en su receptor. | No todos los receptores GNSS son compatibles Galileo HAS. Nosotros recomendamos simpleRTK 4 Optimum – Kit de inicio básico A partir de 299,00€ |
| <90 centímetros | SBAS: Servicio gratuito que proporciona datos de corrección a través de GNSS estándar, listo para usar, sin necesidad de suscripciones ni acceso a Internet. | No todos los receptores son compatibles con SBAS. Recomendamos simpleRTK2B – Kit básico de inicio A partir de 211,00€ |
| <1.5 metros | GNSS estándar multibanda avanzado: Se logra mediante tecnología multibanda, sin necesidad de estación base ni servicio de corrección de internet. | simpleGNSS – Kit básico de inicio , así como todos ArduSimple Kits de desarrollo RTK A partir de El precio original era: 99,00€.90,00€El precio actual es: 90,00€. |
| Metros 1 a 10 | GPS/GNSS estándar: Lo que se usa habitualmente en el teléfono o en el coche. |