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Receptor GNSS RTK que se utiliza para realizar un estudio de la población forestal en Suiza

El posicionamiento cinemático en tiempo real ( RTK ) es una técnica de navegación por satélite que se utiliza para mejorar la precisión de los datos de posición derivados de los sistemas de posicionamiento basados ​​en satélites (sistemas globales de navegación por satélite, GNSS ) como GPS , BeiDou , GLONASS , Galileo y NavIC . Se utiliza mediciones de la fase de de la señal de onda portadora además de la de contenido de información de la señal y se basa en una sola estación de referencia o interpola estación virtual para proporcionar correcciones en tiempo real, proporcionando hasta centímetro -level precisión. [1] Con referencia al GPS en particular, el sistema se conoce comúnmente como mejora de la fase de portadora o CPGPS . [2] Tiene aplicaciones en levantamientos terrestres , levantamientos hidrográficos y en la navegación de vehículos aéreos no tripulados .

Antecedentes [ editar ]

La distancia entre un receptor de navegación por satélite y un satélite se puede calcular a partir del tiempo que tarda una señal en viajar desde el satélite hasta el receptor. Para calcular el retardo, el receptor debe alinear una secuencia binaria pseudoaleatoria contenida en la señal con una secuencia binaria pseudoaleatoria generada internamente. Dado que la señal del satélite tarda en llegar al receptor, la secuencia del satélite se retrasa en relación con la secuencia del receptor. Al retrasar cada vez más la secuencia del receptor, las dos secuencias finalmente se alinean.

La precisión de la medición de rango resultante es esencialmente una función de la capacidad de la electrónica del receptor para procesar con precisión las señales del satélite y fuentes de error adicionales como retrasos ionosféricos y troposféricos no mitigados , multitrayecto, reloj satelital y errores de efemérides , etc. [3]

Seguimiento de la fase portadora [ editar ]

RTK sigue el mismo concepto general, pero utiliza la onda portadora de la señal del satélite como su señal, ignorando la información que contiene. RTK utiliza una estación base fija y un móvil para reducir el error de posición del móvil. La estación base transmite datos de corrección al móvil.

Como se describe en la sección anterior, el alcance de un satélite se calcula esencialmente multiplicando la longitud de onda de la portadora por el número de ciclos completos entre el satélite y el móvil y sumando la diferencia de fase. La determinación del número de ciclos no es trivial, ya que las señales pueden cambiar de fase en uno o más ciclos. Esto da como resultado un error igual al error en el número estimado de ciclos multiplicado por la longitud de onda, que es de 19 cm para la señal L1. Resolver este problema de búsqueda de ambigüedad de enteros da como resultado una precisión centimétrica. El error se puede reducir con sofisticados métodos estadísticos que comparan las mediciones de las señales C / A y comparando los rangos resultantes entre múltiples satélites.

La mejora posible con esta técnica es potencialmente muy alta si se continúa asumiendo una precisión del 1% en el bloqueo. Por ejemplo, en el caso del GPS, el código de adquisición aproximada (C / A), que se transmite en la señal L1, cambia de fase a 1.023 MHz, pero la portadora L1 en sí es 1575.42 MHz, que cambia de fase más de mil veces. más a menudo. Por tanto, un error de ± 1% en la medición de la fase de la portadora L1 corresponde a un error de ± 1,9 mm en la estimación de la línea de base. [4]

Consideraciones prácticas [ editar ]

En la práctica, los sistemas RTK utilizan un único receptor de estación base y varias unidades móviles. La estación base retransmite la fase de la portadora que observa, y las unidades móviles comparan sus propias mediciones de fase con la recibida de la estación base. Hay varias formas de transmitir una señal de corrección desde la estación base a la estación móvil. La forma más popular de lograr una transmisión de señal en tiempo real y de bajo costo es usar un módem de radio , generalmente en la banda UHF . En la mayoría de los países, determinadas frecuencias se asignan específicamente para fines RTK. La mayoría de los equipos de topografía tienen un módem de radio de banda UHF integrado como opción estándar. RTK proporciona mejoras de precisión hasta unos 20 km desde la estación base. [5]

Esto permite que las unidades calculen su posición relativa dentro de milímetros, aunque su posición absoluta es precisa solo con la misma precisión que la posición calculada de la estación base. La precisión nominal típica para estos sistemas es de 1 centímetro ± 2 partes por millón (ppm) horizontalmente y 2 centímetros ± 2 ppm verticalmente. [6]

Aunque estos parámetros limitan la utilidad de la técnica RTK para la navegación general, la técnica se adapta perfectamente a funciones como la topografía. En este caso, la estación base está ubicada en una ubicación encuestada conocida, a menudo un punto de referencia , y las unidades móviles pueden producir un mapa de alta precisión tomando posiciones relativas a ese punto. RTK también ha encontrado usos en sistemas de conducción automática / piloto automático, agricultura de precisión , sistemas de control de máquinas y funciones similares.

Las redes RTK extienden el uso de RTK a un área más grande que contiene una red de estaciones de referencia. [7] La fiabilidad y la precisión operativas dependen de la densidad y las capacidades de la red de estaciones de referencia.

Una red de estaciones de referencia de funcionamiento continuo (CORS) es una red de estaciones base RTK que transmiten correcciones, generalmente a través de una conexión a Internet. La precisión aumenta en una red CORS, porque más de una estación ayuda a asegurar el posicionamiento correcto y protege contra una inicialización falsa de una sola estación base. [8]

Ver también [ editar ]

  • GPS diferencial
  • Servicio europeo de superposición de navegación geoestacionaria (EGNOS)
  • Sistema de posicionamiento Galileo
  • Sistema de Posicionamiento Global
  • GLONASS
  • BeiDou
  • NavIC

Referencias [ editar ]

  1. ^ Wanninger, Lambert. "Introducción a la red RTK" . www.wasoft.de . Grupo de trabajo de IAG 4.5.1 . Consultado el 14 de febrero de 2018 . CS1 maint: parámetro desalentado ( enlace )
  2. ^ Mannings, Robin (2008). Posicionamiento ubicuo . Casa Artech. pag. 102. ISBN 978-1596931046.
  3. ^ Weiffenbach, GC (1967-12-31), "Efectos de la propagación troposférica y ionosférica en la geodesia de radio-Doppler satelital", Medición de distancia electromagnética , University of Toronto Press, págs. 339–352, doi : 10.3138 / 9781442631823-030 , ISBN 9781442631823
  4. ^ "Geoposicionamiento, GPS, DGPS y precisión de posicionamiento" (PDF) . Archivado desde el original el 22 de noviembre de 2009 . Consultado el 20 de junio de 2006 . CS1 maint: parámetro desaconsejado ( enlace ) CS1 maint: bot: estado de URL original desconocido ( enlace )
  5. ^ RIETDORF, Anette; DAUB, Christopher; LOEF, Peter (2006). "Posicionamiento preciso en tiempo real mediante satélites de navegación y telecomunicaciones". DESARROLLO DEL III TALLER DE POSICIONAMIENTO, NAVEGACIÓN Y COMUNICACIÓN . CiteSeerX 10.1.1.581.2400 . 
  6. ^ "RealTimeKinematicSystem" . Archivado desde el original el 3 de febrero de 2012 . Consultado el 1 de septiembre de 2012 . CS1 maint: parámetro desaconsejado ( enlace ) CS1 maint: bot: estado de URL original desconocido ( enlace )
  7. ^ Gakstatter, Eric. "RTK Networks - ¿Qué, por qué, dónde?" (PDF) . www.gps.gov . Reunión USSLS / CGSIC 2009 . Consultado el 14 de febrero de 2018 . CS1 maint: parámetro desalentado ( enlace )
  8. ^ Departamento de Comercio de Estados Unidos, NOAA; Departamento de Comercio de EE. UU., NOAA. "Encuesta geodésica nacional - página de inicio de CORS" . www.ngs.noaa.gov . Consultado el 11 de diciembre de 2018 .

Enlaces externos [ editar ]

  • Conceptos detallados de RTK Conceptos de posicionamiento satelital, GNSS y RTK en profundidad.
  • CORS Map Red global de estaciones de referencia en funcionamiento continuo.
  • Mapa GBAS Cobertura de mapas globales de balizas de referencia de aumento basadas en tierra (GBAS).
  • Directrices Directrices para el usuario para el posicionamiento GNSS en tiempo real de base única (NOAA)
  • RTK Integración Manual para integrar receptores RTK en vehículos aéreos no tripulados y Robótica