instalación de una antena gps de referencia con acceso , vía

INSTALACIÓN DE UNA ANTENA GPS DE REFERENCIA CON ACCESO ,
VÍA INTERNET, RADIO Y GPRS
INTERNACIONAL CONJUNTO XVII INGEGRAF – XV ADM EN SEVILLA
SERRETA OLIVAN, Alfredo (1), GARCES TEBAR, Antonio (2)
(1)
Universidad de Zaragoza, España
Escuela Politécnica Superior de Huesca
Correo electrónico: [email protected]
(2)
Universidad de Zaragoza, España
Escuela Politécnica Superior de Huesca
Correo electrónico: [email protected]
RESUMEN
En este articulo se describe la instalación y servicios ofrecidos de una antena GPS de referencia
que recogiendo datos durante 24 horas y 365 días de un año, puede ser utilizada para recibir las
correcciones diferenciales de forma gratuita. Una de las formas de ser utilizando es en postproceso descargándose las correcciones diferenciales utilizando una conexión a Internet,.
También es posible conectarse con un radio-modem y disponer de las correcciones diferenciales
en formato RTCM en tiempo real, y como novedad tecnológica la posibilidad de conectarse en
tiempo real vía GPRS, utilizando este tecnología de telefonía móvil.
Palabras clave: GPS, Estación de Referencia, RTCM, RINEX,. GPRS, Corrección diferencial,
RTK, Topografía, Cartografía.
ABSTRACT
In this article we described the installation and service offer of a GPS reference station, that
works 24 hours and 365 days on a year, to use to received free differential corrections. One of
the use is post-process download the differential correction, use a internet connection. Also is
possible connect with a radio-modem and download on real time the differential correction in
RTCM format, and as a new emergent technology it is possible to connect on real time to use
GPRS of cellular telephones.
Key words: GPS, Reference Station, RTCM, RINEX, GPRS, differential correction,
topography, Cartographic.
Grupo temático: GIS: Sistemas de Información Geográfica y Cartografía.
1. Introducción.
Desde la Escuela Politécnica Superior de Huesca, se ha dispuesto una antena GPS de
referencia consistente en un receptor GPS bifrecuencia recogiendo observaciones GPS de fase
y código, emitiendo correcciones diferenciales de manera que se pueda mejorar la precisión de
la posición que se obtiene de los receptores GPS utilizados para labores de topografía,
cartografía y navegación.
Esta antena es la primera y única existente en Aragón hasta el momento y como gran
novedad emite correcciones diferenciales en tiempo real vía GPRS. Utilizando los datos
emitidos desde esta antena se pueden llegar a obtener precisiones centimétricas. Los servicios de
corrección diferencial disponibles libres y gratuitos se pueden encontrar en la dirección
http://www.huescagps.com/.
2.1. El método diferencial.
Debido a que la señal GPS es emitida por satélites que se encuentran a miles de Kilómetros
de los receptores y estás atraviesan diversas capas de la ionosfera y la troposfera esta señal llega
debilitada e interferida a los receptores GPS [1]. Por ello, la precisión máxima que se puede
obtener con un único receptor GPS, en el mejor de los casos, no supera algunos metros de
precisión.
Esta precisión es suficiente para excursionismo y para un navegador de automóvil, que nos
guía de forma aproximada por las rutas que vamos a realizar, pero es insuficiente para
numerosas actividades técnicas y científicas.
Para poder obtener coordenadas con mayor precisión, existe el método diferencial [2]. Si se
desea mejorar la precisión de las mediciones, se puede estacionar un receptor en un punto de
coordenadas conocidas (por ejemplo uno de los vértices geodésicos dispuestos por el Instituto
Geográfico Nacional), cercano a otro punto cuyas coordenadas se quieren hallar, situando otro
receptor en dicho punto.
Ambos receptores reciben información de forma simultánea de los mismos satélites. Puesto
que existe un receptor estacionado sobre un punto de coordenadas conocidas, se pueden hallar los
errores de la observación comparando estas coordenadas con las que resulten del procesado de
los datos recogidos. Al estar ambos puntos próximos entre sí, se puede asumir que el error
cometido será del mismo orden de magnitud y por consiguiente realizar las oportunas
correcciones sobre los resultados proporcionados por el receptor, aumentando de esta manera la
precisión de las observaciones sobre puntos de coordenadas desconocidas, hasta presiones
centimétricas. Esta técnica se denomina método diferencial o de posicionamiento relativo.
Si se dispone un radioenlace entre los dos receptores estas correcciones pueden ser enviadas
y visualizados los resultados en tiempo real Si no será preciso un postprocesado de esta
información en el ordenador.
Figura 1.Esquema del GPS diferencial, utilizando un radioenlace que transmite
en tiempo real las correcciones a los receptores cercanos.
Imagen tomada de Trimble [3]
Esto obliga a que se deban utilizar al menos dos receptores GPS si se desea mejorar la
precisión obtenida. Esto se puede realizar adquiriendo por parte del usuario un receptor más, con
el consiguiente coste económico o utilizar una antena GPS de referencia a la cual nos podamos
conectar y de esta forma obtener las correcciones diferenciales.
3. Equipos Instalados.
Las características técnicas de este antena GPS diferencial son las siguientes:
-
Receptor:
Leica system 530, bifrecuencia de 12 canales.
Antena:
AT-502 bifrecuencia.
Software de gestión:
Spider de Leica -geosystems.
Un servidor Web Pentium IV a 3000 Mhz.
Figura 2. Antena GPS instalada en la azotea de la EPSH.
4. Cálculo preciso de las coordenadas de la Estación.
Para emitir correctamente las correcciones diferenciales es preciso conocer con la máxima
precisión posible las coordenadas de la antena GPS., de referencia. Para ello se ha calculado
desde otras antenas GPS cercanas de funcionamiento contrastado realizando observaciones de
24 horas cada 10 segundos y utilizando efemérides precisas.
Las estaciones de referencia utilizadas son las gestionadas por el Instituto Cartográfico de
Cataluña [4], Escornacabras (Lérida), Belpuig (Lérida) , Ebre ( Tarragona) y Creus (Gerona) y
una base gestionada por el IGN [5] situada en Yebes (Guadalajara). Los resultado obtenidos son
muy satisfactorios y el error esperado se encuentra tanto en posición como en altura es menor de
2 cm, en coordenadas WGS 84. Las coordenadas de la antena obtenidas se pueden observar en
la tabla 1.
Tabla 1. Coordinas precisas de la antena GPS
Latitud (WGS84)
42º 07´ 8.76459´´ N
Longitud (WGS84)
0º 26´ 53.47507 W
Altura (WGS84)
522.7828 metros
Así mismo se comprobó los resultado obtenidos con una observación en estático con un
vértice de la red REGENTE denominado Carrascal perteneciente al IGN, que se encuentra a 9
Km de la base de referencia obteniéndose resultados similares.
5. Servicios prestados.
5.1. Correcciones diferenciales en postproceso
El receptor GPS recoge las correcciones diferenciales en ficheros en formato Leica y en
formato RINEX cada 10 segundos, en ficheros individuales que contienen la información 1 hora
en 1 hora. Descargando los ficheros coincidentes con las horas de observación de los datos
recogidos por nuestro receptor móvil, y utilizando el correspondiente software es posible
mejorar la precisión de los datos recogidos postprocesando estos. Para comodidad de los
usuarios que dispongan de un conexión a Internet de alta velocidad también esta disponible la
misma información en ficheros de corrección diferencial en un único fichero diario.
Este servicio esta disponible en la página http://www.huescagps.com, en la sección de Datos.
5.2. Correcciones diferenciales vía GPRS en tiempo real
En la actualidad, en el estado Español, existen unas pocas estaciones de referencia
utilizando este tipo de tecnología, que presumiblemente se van a extender rápidamente.
Desde la Escuela Politécnica Superior de Huesca se emiten para que puedan ser recogidos
desde cualquier GPS conectado a Internet o a un teléfono con capacidades (GPRS ó UTMS).
Están son emitidas desde la dirección IP 155.210.196.80 por el puerto 5002, en un formato
estándar RTCM V. 2.1[6] emitiendo los mensajes 1,2,20 y 21 .
Si desea conectar su receptor para recibir correcciones diferenciales deberá contactar con el
distribuidor de su receptor GPS para que le indique la forma que puede conectar su GPS a este
sistema de correcciones diferenciales. Si se desea, se puede descargar una aplicación para PC
para poder recibir en su Pc las correcciones diferenciales emitidas por esta antena, denominado
RTCM-Decoder de EUREF [7], de libre distribución para poder comprobar su funcionamiento.
5.3. Correcciones vía radio en tiempo real
Estas correcciones diferenciales son emitidas por un Radio modem en la frecuencia 406,425
Mhz, en formato Leica para que todos los GPS que se encuentran en la zona puedan corregir su
posición en tiempo real.
Estas correcciones están limitadas por el alcance de la radio emisora. Los factores que
influyen en el alcance son debidos a la potencia de emisión (0,5 W en nuestro caso), a la antena
de emisión disponible, en (antena de 5,5 db de ganancia y 2,55 metros de altura) y a la posición
topográfica del emisor y del receptor. Actualmente se activa bajo petición de los interesados.
6. Conclusiones.
Con la instalación de esta antena se da servicio de corrección diferencial a los GPS que se
encuentren en la región autónoma de Aragón, poniendo a su servicio la posibilidad de forma
gratuita de poder realizar correcciones diferenciales que permitan mejorar las precisiones
obtenidas por un único receptor GPS, poniendo a su disposición la nueva tecnología emergente
de conexión vía GPRS.
7. Desarrollos futuros.
Actualmente la precisión obtenida es inversamente proporcional a la distancia a la distancia
existente entre la estación GPS de referencia y el GPS móvil. Se están desarrollando en este
momento modelos interpolados de correcciones diferenciales, que a partir de los datos obtenidos
desde diferentes estaciones de referencia puedan realizarse correcciones diferenciales a
distancias de las diferentes estaciones de referencia, muchos mayores con precisiones muy
elevadas. Para implementar estos desarrollos se tendrá que densificar la red de estaciones GPS
de referencia y esperar a que los desarrollos que actualmente se están haciendo se robustezcan.
Para que estas redes tengan realmente sentido es imprescindibles un sistema de comunicaciones
universal como es el sistema de transmisión de datos GPRS, que se ha presentado como
novedad en este articulo.
Agradecimientos
Al Departamento de Ciencia y tecnología del Gobierno de Aragón por la financiación de los
equipos y software necesarios para llevar a cabo este proyecto.
Referencias
[1] Nuñez-García del Pozo, A. , J.L. Valbuena Durán, J. Velasco Gómez. "GPS, La Nueva
era de la Topografía" Ciencias Sociales, Madrid 1992.
[2] López Cuervo, S."Topografía".Mundi Prensa, Madrid 1993.
[3] Hurn, J. "GPS Diferencial explicado claramente" GRAFINTA, Madrid 1993.
[4] ICC. http://www.icc.es/.
[5] IGN. http://www.mfom.es/ign/.
[6] RTCM. www.geo.ign.es/servidor/geod/record/rtcm.html.
[7] EUREF. http://www.euref-iag.net/