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UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE FEBRERO 2014 Quito-Ecuador. TEMA: “IMPLEMENTACIÓN DE LA TECNOLOGÍA NTRIP EN DISPOSITIVOS MÓVILES NAVEGADORES, MEDIANTE UNA APLICACIÓN, PARA OBTENER COORDENADAS GPS CON MEJOR PRECISIÓN Y EN TIEMPO REAL”. Oscar Silva; César Leiva; Alfonso Tierra - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE
FEBRERO 2014Quito-Ecuador
TEMA:
“IMPLEMENTACIÓN DE LA TECNOLOGÍA NTRIP EN DISPOSITIVOS
MÓVILES NAVEGADORES, MEDIANTE UNA APLICACIÓN, PARA OBTENER
COORDENADAS GPS CON MEJOR PRECISIÓN Y EN TIEMPO REAL”
By: Oscar Fernando Silva
Oscar Silva; César Leiva; Alfonso Tierra
Carrera de Ingeniería Geográfica y del Medio Ambiente. Departamento de Ciencias de la Tierra. Universidad de la Fuerzas Armadas - ESPE. Grupo de Investigaciones en Tecnologías Espaciales. Av. Gral Rumiñahui. Sangolquí, Ecuador. [email protected]
GENERALIDADES
GENERALIDADES
Evolución en el cálculo (disminuir errores, aumento de precisión).
Mecanismos y técnicas (Post - Proceso). Acceso a información de posicionamiento. Redes de información inmediatas. Mediciones en Tiempo Real a la vanguardia. RTK y NTRIP
Fuente: tech2.in, 2010
Tiempo Real. Código C/A. Posicionamiento por
satélites, Antenas o redes móviles, Google Maps (Internet).
AGPS. Precisión 2,5 – 10 m
horizontal. Cualquier parte del
mundo. Bajo Costo. Android
MÓVIL Y NAVEGADOR
GENERALIDADES
NTRIP Protocolo de transporte de información.
Mensaje RTCM para DGPS y RTK.
Internet Móvil Source, Caster, Server, Client
Fuente: Active Geodetic Network
GENERALIDADES
TCP/IP Base del internet Transmisión de
paquetes Enlace de ordenadores
GENERALIDADES
NMEA Especificación combinada de datos. Inicialmente medio de comunicación
para instrumentos marinos. Usado mayormente en receptores GPS.
GENERALIDADES
RTCM Comisión Radio Técnica para Servicios Marítimos (EEUU)
Versiones RTCM RTCM-2.0 corrección de código RTCM-2.1 corrección de código y de
fase RTCM-2.2 ídem anterior + GLONASS RTCM-2.3 ídem anterior + definición de
antena RTCM-3.0 solución de red
OBJETIVO GENERAL
OBJETIVO GENERAL
Incorporar la tecnología NTRIP en dispositivos móviles navegadores,
mediante una aplicación, para obtener coordenadas GPS con mejor
precisión y en tiempo real.
ANTECEDENTES
ANTECEDENTES
El mapa muestra estar sobre las manzanas
Google Maps
ANTECEDENTESPrecisiones > 20 metros
Soluciones instantáneas con redes celulares e internet.AGPS
HIPÓTESIS
Las correcciones de código generadas por una estación GNSS de
monitoreo continuo y enviadas mediante protocolo NTRIP, mejoran la
posición de un GPS navegador con errores menores a 1 metro.
HIPÓTESIS
EQUIPOS UTILIZADOS
Estación GNSS Base
NMEA
RTCM Vx.
Tablet Receptor Móvil
Navegador
NMEA
MMapper Receptor Móvil
Navegador
EQUIPOSBASE MOVIL
INFORMACIÓN
GGA
GSA
GSV
Coord. Cartesianas
Correcciones
NMEA
RTCM
GENERALIDADES
METODOLOGÍA
MÉTODO
CORRECCIÓN DIFERENCIAL
Corrección Diferencial por PosiciónMÉTODO
X’
Y’
-X’
-Z’
-Y’Z’
Sistema Local De Coordenadas• Origen de Coordenadas en el Punto de
Observación (Ej.: Antena Choke Ring)• Punto de Referencia de la Estación Base
(Conocido)• Sistema de Mano Izquierda
ESTACIÓN BASE
MÉTODO
X’
Y’
-X’
-Z’
-Y’Z’
ESTACIÓN BASE
Punto de Referencia Conocido (Coordenadas Conocidas) NTRIP
Punto marcado en un instante t (Coordenadas Conocidas) TCP/IP
Vector Error
Componentes en Coordenadas Cartesianas X Y Z
t1Base
MÉTODO
Sistema Local De Coordenadas
Distancia Real entre dos puntos
TABLET RECEPTOR MÓVIL
X’
Y’
-X’
-Z’
-Y’Z’
Punto marcado en un instante t Componentes en Coordenadas Cartesianas X, Y y Z.
t1Móvil
MojónPunto de Control Horizontal(Coordenadas Conocidas)
MÉTODO
Y
X
-X
-Z’
-Y’
Z
POSICION CON NAVEGADOR
Geocentro
t1MóvilXTAB
ZTAB
YTAB
Aplicación de en las Componentes Cartesianas X, Y y Z
XCORR
ZCORR
YCORR
t1Corrección
MÉTODO
Vector de Corrección
TABLET RECEPTOR MÓVIL
X’
Y’
-X’
-Z’
-Y’Z’Mojón
Punto de Control Horizontal(Coordenadas Conocidas)
Distancia Mojón (Pto Conocido) y Coordenadas Tablet
t1Móvil
Distancia Mojón (Pto Conocido) y Coordenadas Corregidas
t1Corregido
Vector de Corrección
MÉTODO
DIAGRAMA GENERAL
NTRIPSourseEstación GNSS de Monitoreo Continuo
NetR5/R9
Administrador
Constelación de Satélites
Caster y ServerNTRIP
UsuariosCliente NTRIP
Mobile Mapper 10
Samsung Galaxy Tab2
RTCM
NMEA
DIAGRAMA
GENERAL
ZONA DE ESTUDIO
ZONA DE ESTUDIO
PUNTOS DE CONTROL
NTRIP
ZONA DE ESTUDIO
PUNTOS DE CONTROL
NTRIP
RESULTADOSTABLET
ESTADÍSTICOVALORES
Día GPS 190 / 14h 30minPromedio 1.842 m
Desviación estándar 0.720Varianza 0.5187Mediana 2.060Rango 3.342 mMínimo 0.139 mMáximo 3.481 mSuma 96998.911 m
Conteo 52200 sR (Coef. Correlación) 0.4106
R2 (Coef. Determinación) 0.1686Error Estándar 0.8306
BASE
TABLET CASO 1
Pto Conocido - Tablet (m)
Pto Conocido - Corrección (m)
Media 5.187 Media 5.387Desviación estándar
3.292 Desviación estándar
3.626
Varianza 10.838 Varianza 13.154Rango 14.535 Rango 16.619V. Mínimo 0.288 V. Mínimo 0.055V. Máximo 14.823 V. Máximo 16.674Suma 1561.4
07Suma 1621.690
Conteo 301 Conteo 301
VERTICE: SANTA ROSADISTANCIA BASE: 2,40 KM.
TABLET CASO 1
Prueba Estadística
Prueba Z e intervalo de confianza al 95%
TAB
CORREC.
Muestreo: 9 observacionesTransmisión: NTRIPBase: ESPERemoto: Tab2 NMEA RTCMEstadístico utilizado:
V > 4m
H < 2.2m
TABLET
RESULTADOSMOBILE MAPPER 10
Pto Conocido – Mmapper (m)
Pto Conocido – Corrección (m)
Media 0.796 Media 0.559Desviación estándar
0.290 Desviación estándar
0.345
Varianza 0.084 Varianza 0.119Rango 0.864 Rango 1.021V. Mínimo 0.455 V. Mínimo 0.145V. Máximo 1.319 V. Máximo 1.165Suma 198.441 Suma 139.358Conteo 249 Conteo 249
MMAPPER CASO 1VERTICE: CANCHA ESPEDISTANCIA BASE: 0,28 KM..
MMAPPER CASO 1
Prueba Estadística
Prueba Z e intervalo de confianza al 95%
TAB
CORREC.
MMAPPERVERTICE: CIE04DISTANCIA BASE: 0,47 KM.
VERTICE: VICENTINADISTANCIA BASE: 11,86 KM.
VERTICE: H. SURDISTANCIA BASE: 13,10 KM.
VERTICE: PIFODISTANCIA BASE: 16 KM.
Muestreo: 9 observacionesTransmisión: NTRIPBase: ESPERemoto: Tab2 NMEA RTCMEstadístico utilizado:
V > 3m
H < 1.5m
MMAPPER
ESTADISTICAS DE DISTANCIAS MOBILE MAPPER 10EQUIPO Promedio
(m)Desviación Estándar
Valor Máximo (m)
Valor Mínimo (m)
Diferencia (>0 mejora ; <0 empeora) (m)
CANCHA 0.21kmMM10 0.797 0.290 1.320 0.455
0.237CORRECCIÓN 0.559 0.345 1.165 0.145
CIE04 0.46kmMM10 1.595 0.439 2.372 0.894
0.643CORRECCIÓN 0.951 0.253 1.311 0.321
SANTA ROSA 2.5kmMM10 1.997 0.189 2.378 1.763
0.317CORRECCIÓN 1.679 0.301 2.044 1.147
MIRAVALLE 8.5kmMM10 2.242 0.329 2.759 1.568
-0.937CORRECCIÓN 3.180 0.271 3.660 2.640
VICENTINA 11.86kmMM10 4.378 0.647 5.239 3.331
2.787CORRECCIÓN 1.590 0.605 2.374 0.527
PANECILLO 12.5kmMM10 4.412 0.255 4.827 3.612
2.268CORRECCIÓN 2.143 0.577 2.788 1.143
HOSPITAL DEL SUR 13.2kmMM10 2.283 0.145 2.771 2.061
0.976CORRECCIÓN 1.307 0.180 1.970 1.077
PIFO 16kmMM10 3.101 0.617 4.459 2.311
0.885CORRECCIÓN 2.216 0.651 3.601 1.318
CEMEXPO 31.1kmMM10 1.096 0.151 1.340 0.779
-0.626CORRECCIÓN 1.723 0.279 2.377 1.293
MMAPPER
NTRIP vs DGPSPunto NTRI
PDGP
SCancha ESPE √ -CIE04 √ -SANTA ROSA √ -
MIRAVALLE - √VICENTINA √ -H del SUR √ -PE 18483 -
Y √ -PE 16943 -
Y - √
MOBILEMAPPER 10OBSERVABLE PRESICIONES EN POSICIÓN (m)
INSTANTANEA PROMEDIO 5 min.Código C/A 3 2
MOBILEMAPPER 10
OBSERVABLE DISTANCIA A BASE
PRESICIONES EN POSICIÓN (m)INSTANTANEA PROMEDIO 5 min.
Código C/A + Correcciones Diferenciales
0 – 20 km 2 1
TABLET
OBSERVABLE PRESICIONES EN POSICIÓN (m)INSTANTANEA PROMEDIO 5 min.
Código C/A 10 – 8 5
TRES MEDICIONES
RESULTADOS TOTALESDistancias (m)
PUNTO CORRECCIÓN TABLET
CORRECCIÓN MM10
DGPS
CANCHA ESPE 3,804 0,484 0.584CIE04 2,403 0,747 1.657
SANTA ROSA 1,917 1,665 2.346MIRAVALLE 2,991 3,171 1.082VICENTINA 0,909 1,554 3.952H del SUR 1,397 1,111 1.142
PE 18483 - Y 2,657 2,207 3.853PE 16943 - Y 2,109 1,715 0.988
CONCLUSIONES
La única información de posicionamiento que presentan los teléfono inteligentes son las sentencias NMEA, Mobile Mapper no presentó esto y se procedió a descargar archivos .dxf y sincronizar con una hora UTC.
Limitaciones en el proceso de corrección diferencial por posición, mejores resultados en radio 20km.
En teléfonos móviles inteligentes ANDROID que cuenten con la triangulación por redes telefónicas y ubicación por Google Maps o AGPS, para esta técnica de NTRIP con código, se necesita tener activa la función de posición por satélites GPS.
Los móviles utilizados registraron una precisión entre 15 y 30 metros en solución instantánea en horizontal, este dato se reducía drásticamente a valores entre 5 y 12 con el uso estricto de satélites GPS, sin NTRIP.
CONCLUSIONES
Hubo perdida de señal del internet en lapsos de 10, 20 y 30 segundos, afectaron las mediciones, por ende se aumento el tiempo de recolección de datos.
Descarga de datos del internet, 10 horas supuso 6MB aproximadamente, 22 horas 11MB.
Se utilizaron dos equipos móviles con el fin de analizar si el modelo matemático de corrección y posicionamiento era el ideal, se obtuvo con la Tablet una variabilidad en la ubicación con una tendencia aleatoria no parecida a la de la base y precisiones de 5 a 10 metros, el Mobile Mapper 10 con precisiones de 3 a 1 y con una tendencia de posición muy parecida a la base.
CONCLUSIONES
No se pudo obtener una mejoría en la corrección de datos del dispositivo Android, dado que éste usa el AGPS y por mas que se desconectaron los servicios de ubicación por redes móviles y búsqueda de Google, se reflejaron resultados con un tendencia que no correspondía a la de la base, no se tuvo acceso al modelo matemático empleado por el dispositivo para el cálculo de la posición, con ello no se pudo determinar si la base y el móvil utilizan el mismo sistema de posicionamiento.
La mejoría de los resultados obtenidos en la corrección del Mobile Mapper 10, se atribuye a que el modelo matemático utilizado por este dispositivo es prácticamente igual al que utiliza la base, por ende los datos de ubicación tienen una tendencia parecida, con ello la mejoría con la corrección de la aplicación se da de forma positiva.
CONCLUSIONES
Se utilizaron tres tipos de mediciones, en navegación se obtuvieron exactitudes de 2 a 7 metros con teléfonos inteligentes y de 0.7 a 4.5 en MMapper 10, en navegación con NTRIP, el sistema ANDROID no presentó mejoría mientras que en el Mobile Mapper 10 se obtuvo exactitudes entre 0.5 a 3 metros y por último el DGPS, utilizado solo en MMapper 10, mostró aproximadamente los mismos registros en exactitud que la navegación con NTRIP.
Geo-localización, cartografía, catastro, datos geoespaciales para SIG, creación y actualización de mapas, con precisión inferior a 1m.
CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
Analizar el modelo matemático de posicionamiento utilizado en los chip GPS de Android para determinar si es el mismo que se utiliza en los navegadores comunes y si el sistema AGPS altera la posición en las soluciones finales, con el fin de validar o adaptar un nuevo modelo, mediante programación, que mejore la precisión.
Programación del chip GPS, para liberar información de posicionamiento mas detallada, con el fin de utilizar las correcciones por pseudodistancia contenida en los mensajes RTCM.
Previo a la utilización de una estación GNSS de monitoreo continuo, es necesario saber de ante mano, cual es la época, el marco de referencia y la precisión de las coordenadas.
Modelos matemáticos ionosféricos y retrasos troposféricos locales.
Soluciones de red.
RECOMENDACIONES
GRACIAS POR SU ATENCIÓN