análisis estadístico de las precisiones del
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Análisis estadístico de las
precisiones del posicionamiento
a Tiempo Real en Argentina
SIRGAS 2012, Concepción, Chile
M.F.Camisay1,2, M.V.Mackern1, L. Di Marco1 , M.L.Mateo1,2,C. Brunini 2
1-Fac. de Ingeniería. Universidad Juan Agustín Maza, Mendoza, Argentina
2 – Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), Argentina
Post-Procesamiento
Diferencial (Estático,
Cinemático, Stop & Go)
+ Precisiones Milimétricas
- Diferido en el tiempo.
- Procesamiento y Cálculo
Tiempo Real Absoluto (Navegación) + Muy económico y de fácil utilización
- Precisión métrica, falta de seguridad e
integridad del sistema.
Absoluto Corregido (PPP)
+ Precisión decimétrica RT.
- Necesita aplicar correcciones (orbitas y reloj
de los satélites, errores atmosféricos, etc).
Diferencial (DGPS, RTK) + Precisión centimétrica (fase) y decimétrica
(código) RT.
+ Disminución de costos y mayor productividad
- Necesita aplicar correcciones generadas por
una estación base
POSICIONAMIENTO GNSS
INFRAESTRUCTURA
Internet
Blueto
oth
Infraestructura RT
RADIO-transmisores (UHF-VHF)
1 BASE POCOS USUARIOS
INTERNET- NTRIP
CASTER 1
RED CASTER 2 MULTI
E.P . USUARIO
.
CASTER “N”
ESTACIONES BASE (Red de EC)
Correcciones en formato
RTCM
IGS Correcciones de órbitas y
relojes de los satélites
precisas a Tiempo Real
ESTACIONES REMOTAS con
equipamiento adecuado
Receptores RTK
Navegadores con RTCM
¿POR QUE es necesaria?
CORRECCIONES DIFERENCIALES
CALCULO TRANSMISIÓN APLICACIÓN
Experiencias NTRIP
Imagen que se vea los puntos
Experiencias RT-NTRIP
DGPS: Posicionamiento
diferencial de código a
Tiempo Real.
RTK: Es el posicionamiento
diferencial de fase a Tiempo
Real.
OBJETIVO Evaluar la precisión de las técnicas RT
Caster RAMSAC-NTRIP
Estación Base MZAE
Octubre de 2011
RESULTADOS “RTK-NTRIP”
Transmisión NTRIP
Estación Base: MZAE
Remoto: Receptor RTK doble frecuencia a
distancias variables.
-0.4
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1 3 5 15 25 35 45 50
Dif
eren
cias
[m]
Distancia base-remoto [km]
N
E
V
-0.04
-0.02
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
1 3 5 15 25
Dife
renc
ias [
m]
Distancia base-remoto [km]
N
E
V
< 5 cm
Muestreo: 10 observaciones
para cada estación remota
Estadísticos utilizados : x , σ Datos simétricos.
No se observan valores
alejados.
-20
-10
0
10
20
30
40
1 3 5 15 25 35 45 50
Dif
eren
cias
[m]
Distancia base-remoto [km]
N E V Transmisión: NTRIP
Estación Base: MZAE
Remoto: DGPS
Navegador con
entrada RTCM
a distancias variables
RESULTADOS “DGPS-NTRIP”
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
1 3 5 15
Dif
eren
cias
[m]
Distancia base-remoto [km]
N
E
Excluyendo Altura
Residuos V > 25 m
Residuos H < 2 m
Muestreo: 10 observaciones
para cada estación remota
Estadísticos utilizados : x , σ Datos simétricos.
Se observan valores alejados
en la estación a 25 km.
FUNDAMENTOS
¿CUÁLES SON LOS ERRORES DEL POSICIONAMIENTO?
¿CÓMO SE CALCULAN LAS CORRECCIONES DIFERENCIALES?
¿QUÉ OTROS MODELOS O CORRECCIONES SE APLICAN?
-20
-10
0
10
20
30
40
1 3 5 15 25 35 45 50
Dif
eren
cias
[m]
Distancia base-remoto [km]
N E V
DGPS-NTRIP
CORRIGE LA ALTURA
-0.4
-0.2
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1 3 5 15 25 35 45 50
Dif
eren
cias
[m]
Distancia base-remoto [km]
N
E
V
LA PRECISIÓN RTK-NTRIP
VARÍA CON LA DISTANCIA
Errores en el Posicionamiento Absoluto
1. Retardo Ionosférico: ~20-30 m en el día, ~ 2-3 m en la noche
2. Retardo Troposférico: ~ 2-2.5 m para z = 0º, ~ 20-28 m para z = 85º
3. Errores en las observaciones: ±1 m para CA , ± 30 cm para P
4. Multicamino: ±3 m para CA, ± 1 m para P
5. Errores en las efemérides de los satélites:
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19-20
-10
0
10
20Residuos N
[m]
1km 3km 5km 25km 45km 50km
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19-20
-10
0
10
20Residuos E
[m]
1km 3km 5km 25km 45km 50km
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19-60
-40
-20
0
20Residuos V
Hora Local [h]
[m]
1km 3km 5km 25km 45km 50km
Efemérides Posición Reloj
Transmitidas 1m 1.5 m
RT-IGS 5 cm 4.5 cm
Precisas
IGS 2.5 cm 2.2 cm
Precisiones de nuestro
levantamiento
Horizontal: ± 10 m
Vertical: ± 20 m
Programas Experimentales Desarrollados por el Dr. Claudio Brunini
POSICIONAMIENTO PUNTUAL MEJORADO “PPP”
Input: Archivos RINEX de observación y de navegación (efemérides transmitida).
Cálculo: Posición y error de reloj de los satélites en el instante de emisión,
distancia geométrica satélite-receptor y error de reloj del receptor.
Suavizado del código con la fase, efecto relativista, rotación terrestre y aplicación
de modelo troposférico global.
Output: Posición absoluta de código corregida época por época.
POSICIONAMIENTO DIFERENCIAL “DGPS”
Input: DOS Archivos RINEX : estación BASE y estación REMOTA
Cálculo de correcciones a la pseudodistancia PRC y su tasa de variación (RRC)
para cada satélite, época a época, a partir de las observaciones RINEX de la
estación Base:
Dichas correcciones diferenciales se aplican al “código” observado en la estación
Remota.
PRC t PRC t RRC t t( ) ( ) ( ) 0 0
OBJETIVO Analizar y cuantificar la influencia de los errores del posicionamiento
Precisiones en
Posicionamiento Puntual
mejorado:
Suavizado del código con la fase.
Efecto relativista, rotación terrestre.
Aplicación de modelo troposférico global.
Precisiones en Posicionamiento Puntual
Media Mediana σ Simetría
N 0.94 0.57 1.58 0.24
E 1.23 1.73 1.89 -0.26
V -3.48 -1.19 5.99 -0.38
10.5 11 11.5 12 12.5 13 13.5 14-5
0
5
10Residuos N
[m]
10.5 11 11.5 12 12.5 13 13.5 14-5
0
5Residuos E
[m]
10.5 11 11.5 12 12.5 13 13.5 14-20
-10
0
10Residuos V
Hora Local [h]
[m]
Precisión Horizontal: ± 2.5 m
Precisión Vertical: ± 10 m
12 12.1 12.2 12.3 12.4 12.5 12.6 12.7 12.8 12.9 13-0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3Residuos N (CA vs PPP)
t [h]
[m]
N-CA
N-PPP
Comparación con Pos. Absoluto
Mejoras y suavizado
de código
Residuo Norte
10 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 10.7 10.8 10.9 111
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5Residuos E (CA vs PPP)
t [h]
[m]
N-CA
N-PPP
12 12.1 12.2 12.3 12.4 12.5 12.6 12.7 12.8 12.9 13-26
-24
-22
-20
-18
-16
-14
-12
-10
-8Residuos V (CA vs PPP)
t [h]
[m]
V-CA
V-PPP
Comparación con Pos. Absoluto
Residuo Este
Residuo Vertical
Precisiones en Posicionamiento
Diferencial
Código suavizado y corregido
+
Correcciones PRC
Estación Base: MZAE
Distancia base-remoto: 35 km TRM4600- Mayo 2011
Precisiones DGPS
10.5 11 11.5 12 12.5 13 13.5 14-0.5
0
0.5Residuos N
[m]
10.5 11 11.5 12 12.5 13 13.5 14-0.4
-0.2
0
0.2
0.4Residuos E
[m]
10.5 11 11.5 12 12.5 13 13.5 14-1.5
-1
-0.5
0
0.5Residuos V
Hora Local [h]
[m]
Media Mediana σ Simetría
N 0.17 0.06 0.41 0.27
E 0.56 0.27 0.56 0.51
V -0.53 -0.50 0.56 -0.06
Precisión Horizontal: ± 0.5 m
Precisión Vertical: ± 1 m
12 12.1 12.2 12.3 12.4 12.5 12.6 12.7 12.8 12.9 13-0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3Residuos N (CA vs DGPS)
t [h]
[m]
N-CA
N-DGPS
Precisiones DGPS vs P Abs.
Correcciones PRC calculadas en la base MZAE.
Modelo Troposférico. Precisión Horizontal: ±0. 5 m
Precisión Vertical: ± 1 m
Residuo Norte
POSICIONAMIENTO
ABSOLUTO
POSICIONAMIENTO
DIFERENCIAL
12 12.1 12.2 12.3 12.4 12.5 12.6 12.7 12.8 12.9 13-0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5ResiduosE (CA vs DGPS)
t [h]
[m]
E-CA
E-PPP
Precisiones DGPS vs P Abs.
Residuo Este
Residuo Vertical
12 12.1 12.2 12.3 12.4 12.5 12.6 12.7 12.8 12.9 13-25
-20
-15
-10
-5
0
5Residuos V (CA va DGPS)
t [h]
[m]
V-CA
V-DGPS
Conclusiones
Es posible obtener mediante RTK-NTRIP, precisiones de 5 cm
en líneas bases cortas (menores a 25km).
La aplicación de correcciones diferenciales PRC, permite
conocer la posición instantánea de un usuario DGPS con
precisiones de ±0.5 m en horizontal y ±1m en vertical.
El posicionamiento puntual de código corregido (PPP) permite
obtener precisiones de 2,5 m en horizontal y 10m en altura.
Mejora considerable respecto al posicionamiento absoluto, sin
requerir infraestructura adicional.
Las técnicas mencionadas requieren una Infraestructura
mínima: Estaciones base y comunicación a Tiempo Real
Incursionar en la técnica PPP-RTK
(FASE) utilizando correcciones a las
orbitas y relojes de los satélites
transmitidas a RT por el IGS.
Implementar correcciones locales a los
retardos atmosféricos ( ionosféricos y
troposféricos) calculados en base a la
red de monitoreo continuo SIRGAS-CON.
Tareas futuras
¡¡¡¡¡Muchas gracias!!!!!!!