3 DE JUNIO DE 2013
MÉTODO DIFERENCIAL EN TIEMPO REAL DGPS - RTK
TOPOGRAFÍA SENCICO ESCUELA SUPERIOR TECNOLÓGICA PÚBLICA DE GESTIÓN PRIVADA SENCICO - FILIAL TRUJILLO
MÉTODO DIFERENCIAL EN TIEMPO REAL
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Año de la Inversión para el Desarrollo R ural y la Seguridad Alimentaria
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MÓDULO: GEODESIA SATELITAL
TEMA: MÉTODO DIFERENCIAL EN TIEMPO REAL: DGPS - RTK
DOCENTE: ALAN BURGOS MARTÍNEZ
CARRERA PROFESIONAL: TOPOGRAFÍA
CICLO: III C –
ESTUDIANTE: ESTUDIANTE
CALIFICACIÓN
CASTILLO CÁRDENAS, ANTONY LUJÁN CUEVA, KARLO HERSON RODRÍGUEZ PAREDES, LUIS ANTONIO SIFUENTES GARCÍA, RICHARD ANTHONY
TRUJILLO PERÚ –
2013
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MÉTODO DIFERENCIAL EN TIEMPO REAL
MÉTODO DIFERENCIAL EN TIEMPO REAL DGPS – RTK DGPS El DGPS es un método para eliminar errores en un receptor GPS, para hacer la salida más precisa. La idea principal de DGPS se basa en el hecho de que los satélites están a una altura considerable, por lo que sí tomamos dos objetos separados uno del otro 200 km. el tiempo de travesía de un satélite en particular a cada objeto tienen virtualmente los mismos errores, mas sin embargo la posición de los objetos son totalmente diferentes. Con DGPS se pueden determinar posiciones con un alto grado de aproximación en el orden de metros, inclusive centímetros; es importante aclarar que estos receptores deben de estar equipados con DGPS; muchos de los nuevos receptores GPS están siendo diseñados para aceptar correcciones, y algunos están equipados con radio receptores en su interior.
Sistema GPS Diferencial
Hay dos formas de corrección DGPS en cuanto a su momento de aplicación: Corrección sobre la marcha, en que las correcciones se transmiten por medio de algún sistema de radio o telefonía móvil. Las medidas obtenidas son válidas directamente, sin necesidad de procesado extra. Corrección por una etapa de post-proceso, en que los datos almacenados durante la operación del GPS, son corregidos a posteriori con la ayuda de un registro histórico de correcciones.
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MÉTODO DIFERENCIAL EN TIEMPO REAL
Con correcciones diferenciales sencillas se pueden conseguir precisiones de 10 metros, y con correcciones mediante Doppler integrado se pueden conseguir 2 o 4 metros de error. Para precisiones por debajo del metro se deben usar medidas interferométricas en que se realizan detecciones de la fase de portadora dentro de un pulso determinado de llegada del código, lo que permite una precisión de hasta 1 milímetro. El problema principal con este método es la ambigüedad inherente a la pequeña longitud de onda de la señal portadora. Precisión: La precisión en GPS va a depender de varios factores: El primer factor son las señales que emiten los satélites dirigidas al usuario civil, éstas vienen con un error implícito conocido como disponibilidad selectiva. •
Otro factor es la desviación de los relojes; los relojes que traen internamente los receptores GPS por supuesto no son atómicos como los que traen los satélites, el costo de estos relojes pueden oscilar en el orden de $50,000 US, por lo que es imposible e incosteable tener un receptor GPS dotado con un reloj atómico. La desviación de ambos relojes provoca que el tiempo de travesía de la señal no sea calculado de manera precisa, sumándole a esto la velocidad de la luz, la cual se usa para efectuar los cálculos, es sólo una constante (aproximadamente 2.9979x108 m/s) pero en el vacío. •
Otro factor importante son las condiciones de radio-propagación de la ionosfera.
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Otro factor de error son las multitrayectorias de la señal, lo que hace que ésta al ser reflejada por un objeto sólido el tiempo de travesía sea inexacto. •
Estos y otros factores de error provocan que los cálculos que realiza el receptor GPS sean de poca aproximación.
RTK RTK (del inglés Real Time Kinematic) o navegación cinemática en tiempo real, dejando a buen recaudo el equipo base o de referencia, podremos decir que es un sistema que necesita un solo operador. Con la gran ventaja añadida de poder trabajar a grandes distancias de la referencia, es decir, tan lejos como la cobertura de radio nos permita. Y por lo tanto, evitar perder tiempo en la tediosa tarea de los cambios de estación, propio de un método de medición clásica, en el que la intervisibilidad es imprescindible. Por otra parte, debemos de tener en cuenta, que es posible trabajar en el mismo área, simultáneamente y de forma independiente, varias estaciones móviles, apoyándose de esta manera sobre la misma referencia.
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MÉTODO DIFERENCIAL EN TIEMPO REAL
ANTENA G.P.S. RADIO ANTENA RADIO
N C I A L D I F E R E C C IÓ N CO R R E
TARJETAS DE ANTENA
MEMORIA
G.P.S. RADIO
BASE POST - PROCESO
ROVER
Posicionamiento con Receptores Geodésicos en Tiempo Real
TIPOS DE POSICIONAMIENTO RTK: Los tipos de posicionamientos RTK no son distintos a los disponibles en postproceso, vamos a realizar una comparativa de su modo de funcionamiento en un sistema y en otro:
1) ESTÁTICO: En teoría, sería un posicionamiento que se podría realizar tanto en tiempo real como en post-proceso, ya que los datos con los que se trabaja son exactamente los mismos. Sin embargo en realidad no es un posicionamiento que se utilice en RTK, esto es debido a que las distancias a las que se trabaja son muy grandes y a posibilidad de un radioenlace es complicada. El tratamiento de los datos en este tipo de posicionamiento, está basado en varias horas de captura de datos de forma continua y sin cortes ni perdidas de paquetes de datos, que podrían ocurrir en una transmisión por radio. El modo de cálculo es tipo RED, en la que todos los receptores están triangulando, y por lo tanto funcionado como referencia y como móvil simultáneamente. Y quizá lo que es más importante, al menos con la tecnología actual, no incrementaría la productividad.
2) ESTÁTICO RÁPIDO: El modo RTK se adapta perfectamente a este tipo de posicionamiento, de hecho podemos decir, que el estático rápido en modo RTK proporciona unos niveles de productividad, rendimiento y fiabilidad sensiblemente más altos que el estático Rápido en post-proceso. Rendimiento: Un estático rápido en post-proceso implica un tiempo de estacionamiento no inferior a 5 minutos, en tiempo real conseguimos lo mismo en 10 segundos.
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MÉTODO DIFERENCIAL EN TIEMPO REAL
Fiabilidad: Si queremos obtener soluciones completamente independientes, con una constelación diferente (técnica idónea para localizar un posible multipath), necesitaríamos hacer dos estacionamientos de 5 minutos; en tiempo real serían 2 de 10 segundos. Seguridad: En un posicionamiento en post-proceso solo tendremos el 100% de certeza de que nuestra observación a sido adecuada, cuando volcamos y postprocesamos los datos en gabinete (eso si no se ha quedado sin batería la referencia, o algún amigo de lo ajeno ha decidido fijarla como objetivo). En RTK disponemos de un control continuo del estado de funcionamiento de la referencia (nivel de batería, coordenadas, recepción satélites), y además disponemos de solución en el campo, desapareciendo el post-proceso en gabinete.
3) CINEMÁTICOS: El tipo de posicionamiento por excelencia cuando se trabaja en RTK es un Cinemático, para ser más exactos un OTF (Cinemático con Inicialización en movimiento). Es decir, un receptor GPS RTK por defecto y sin mayor interacción del usuario, comienza a trabajar en OTF. Fijará las ambigüedades en movimiento y en un breve instante nos dará nuestra posición con precisión y con un control de calidad asociado. A partir de disponer de la posición, no tiene sentido hablar de tipos de posicionamientos cinemáticos. Simplemente utilizaremos esa posición como mejor nos venga a nuestras necesidades de trabajo así por ejemplo: 1. Si queremos levantar una línea o una trayectoria, activaremos en el equipo la captura automática de posiciones atendiendo al criterio que mejor se adapte, por ejemplo levantamiento de puntos a un determinado tiempo, o a una determinada distancia, o a una determinada variación de cota. 2. Si queremos hacer un levantamiento taquimétrico, levantaremos cada punto en el instante y posición que necesitemos y lo etiquetaremos con la numeración y codificación pertinente. 3. Podemos replantear cualquier punto o entidad que nuestro receptor pueda gestionar o convertir en coordenadas. 4. Podemos levantar y sincronizar en Tiempo Real con cualquier otro tipo de sistema externo de medición, como puede ser una Eco-sonda para una batimetría. 5. Una Cámara aérea al mismo tiempo que el sistema nos ayuda a navegar por la entidad a levantar. Como podemos ver las posibilidades son enormes, y cada día se van incorporando a mas aplicaciones número de satélites observables a lo largo de la
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MÉTODO DIFERENCIAL EN TIEMPO REAL
jornada de trabajo, podemos ver hay varias ventanas buenas distribuidas a lo largo de un período de 24 horas. Como el método Estático Rápido sólo es aplicable con buenas ventanas de recepción, hay que planificar las observaciones con cuidado. De todas formas es imposible planificar observaciones al minuto. Mucho mejor que observar el máximo número de puntos, ajustándose a los tiempos mínimos requeridos, es medir menos puntos, pero con algunos minutos de más. Sobre todo para trabajos precisos interesa ser conservadores.
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