análisis estadístico de las precisiones del

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!!!!!!!