UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE FEBRERO 2014 Quito-Ecuador

1. 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 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. GralRumiñahui. Sangolquí, Ecuador. oscarfsv@gmail.com By: Oscar Fernando Silva

2. GENERALIDADES

3. 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

4. GENERALIDADES MÓVIL Y NAVEGADOR • 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

5. GENERALIDADES NTRIP • Protocolo de transporte de información. • Mensaje RTCM para DGPS y RTK. • Internet Móvil • Source, Caster, Server, Client Fuente: Active Geodetic Network

6. Base del internet • Transmisión de paquetes • Enlace de ordenadores TCP/IP GENERALIDADES

7. NMEA • Especificación combinada de datos. • Inicialmente medio de comunicación para instrumentos marinos. • Usado mayormente en receptores GPS. GENERALIDADES • 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 RTCM

8. OBJETIVO GENERAL

9. OBJETIVO GENERAL Incorporar la tecnología NTRIP en dispositivos móviles navegadores, mediante una aplicación, para obtener coordenadas GPS con mejor precisión y en tiempo real.

10. ANTECEDENTES

11. ANTECEDENTES El mapa muestra estar sobre las manzanas Google Maps

12. ANTECEDENTES Precisiones > 20 metros Soluciones instantáneas con redes celulares e internet. AGPS

13. HIPÓTESIS

14. 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.

15. EQUIPOS UTILIZADOS

16. EQUIPOS BASE MOVIL

17. GENERALIDADES INFORMACIÓN NMEA GGA GSV GSA RTCM Coord. Cartesianas Correcciones

18. METODOLOGÍA

19. MÉTODO CORRECCIÓN DIFERENCIAL

20. MÉTODO Corrección Diferencial por Posición

21. MÉTODO ESTACIÓN BASE Sistema Local De Coordenadas Z’ • Origen de Coordenadas en el Punto de Observación (Ej.: Antena Choke Ring) • Punto de Referencia de la Estación Base (Conocido) • Sistema de Mano Izquierda -Y’ -X’ X’ Y’ -Z’

22. MÉTODO ESTACIÓN BASE Z’ Punto de Referencia Conocido (Coordenadas Conocidas) NTRIP -Y’ -X’ X’ Vector Error Componentes en Coordenadas Cartesianas X Y Z Y’ t1Base -Z’ Punto marcado en un instante t (Coordenadas Conocidas) TCP/IP

23. MÉTODO TABLET RECEPTOR MÓVIL Sistema Local De Coordenadas Mojón Punto de Control Horizontal (Coordenadas Conocidas) Z’ -Y’ -X’ X’ Distancia Real entre dos puntos t1Móvil Y’ Punto marcado en un instante t Componentes en Coordenadas Cartesianas X, Y y Z. -Z’

24. MÉTODO POSICION CON NAVEGADOR Aplicación de en las Componentes Cartesianas X, Y y Z Z -X ZCORR ZTAB Geocentro t1Corrección -Y’ Y YTAB YCORR t1Móvil XTAB XCORR X -Z’

25. MÉTODO TABLET RECEPTOR MÓVIL Vector de Corrección Distancia Mojón (Pto Conocido) y Coordenadas Corregidas Mojón Punto de Control Horizontal (Coordenadas Conocidas) Z’ -Y’ -X’ t1Corregido X’ Vector de Corrección t1Móvil Y’ Distancia Mojón (Pto Conocido) y Coordenadas Tablet -Z’

26. DIAGRAMA GENERAL

27. DIAGRAMA GENERAL Constelación de Satélites NTRIPSourse Estación GNSS de Monitoreo Continuo NetR5/R9 Mobile Mapper 10 RTCM Administrador Usuarios Cliente NTRIP NMEA Caster y Server NTRIP Samsung Galaxy Tab2

28. ZONA DE ESTUDIO

29. ZONA DE ESTUDIO PUNTOS DE CONTROL NTRIP

30. ZONA DE ESTUDIO PUNTOS DE CONTROL NTRIP

31. RESULTADOS TABLET

32. BASE

33. TABLET CASO 1 VERTICE: SANTA ROSA DISTANCIA BASE: 2,40 KM.

34. TABLET CASO 1 • Prueba Estadística • TAB • CORREC. Prueba Z e intervalo de confianza al 95%

35. TABLET Muestreo: 9 observaciones Transmisión: NTRIP Base: ESPE Remoto: Tab2 NMEA RTCM Estadístico utilizado: H < 2.2m V > 4m

36. RESULTADOS MOBILE MAPPER 10

37. MMAPPER CASO 1 VERTICE: CANCHA ESPE DISTANCIA BASE: 0,28 KM..

38. MMAPPER CASO 1 • Prueba Estadística • TAB • CORREC. Prueba Z e intervalo de confianza al 95%

39. MMAPPER VERTICE: VICENTINA DISTANCIA BASE: 11,86 KM. VERTICE: CIE04 DISTANCIA BASE: 0,47 KM. VERTICE: H. SUR DISTANCIA BASE: 13,10 KM. VERTICE: PIFO DISTANCIA BASE: 16 KM.

40. MMAPPER Muestreo: 9 observaciones Transmisión: NTRIP Base: ESPE Remoto: Tab2 NMEA RTCM Estadístico utilizado: H < 1.5m V > 3m

41. MMAPPER

42. TRES MEDICIONES

43. CONCLUSIONES

44. 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.

45. 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.

46. 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.

47. 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.

48. RECOMENDACIONES

49. 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.

50. GRACIAS POR SU ATENCIÓN