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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
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. oscarfsv@gmail.com
By: Oscar Fernando Silva
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
GENERALIDADES

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
GENERALIDADES
MÓVIL Y
NAVEGADOR
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
RTCM

Especificación combinada de datos.

Inicialmente medio de comunicación para
instrumentos marinos.

Usado mayormente en receptores GPS.

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
GENERALIDADES
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
Precisiones > 20 metros
Soluciones instantáneas
con redes celulares e
internet.
AGPS
ANTECEDENTES
HIPÓTESIS
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.
EQUIPOS UTILIZADOS
BASE
MOVIL
EQUIPOS
Tablet Receptor Móvil
Estación
GNSS Base
Navegador
NMEA
RTCM Vx.
MMapper Receptor
Móvil
NMEA
Navegador
GENERALIDADES
INFORMACIÓN
NMEA
GGA
GSV
GSA
RTCM
Coord. Cartesianas
Correcciones
METODOLOGÍA
MÉTODO
CORRECCIÓN DIFERENCIAL
MÉTODO
Corrección Diferencial por Posición
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’
MÉTODO
ESTACIÓN BASE
Punto de Referencia Conocido
(Coordenadas Conocidas) NTRIP
Z’
-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
MÉTODO
TABLET RECEPTOR MÓVIL
Sistema Local De Coordenadas
Mojón
Punto de Control Horizontal
(Coordenadas Conocidas)
Z’
-Y’
X’
-X’
Distancia Real entre
dos puntos
Y’
t1Móvil
Punto marcado en un instante t
Componentes en Coordenadas
Cartesianas X, Y y Z.
-Z’
MÉTODO
POSICION CON NAVEGADOR
Aplicación de en las Componentes Cartesianas X, Y y Z
Z
-X
ZCORR
Geocentro
ZTAB
t1Corrección
-Y’
Y
YTAB
YCORR
t1Móvil
X
-Z’
MÉTODO
TABLET RECEPTOR MÓVIL
Vector de Corrección
Mojón
Punto de Control Horizontal
(Coordenadas Conocidas)
Z’
Distancia
Mojón (Pto Conocido) y
Coordenadas Corregidas
-Y’
X’
t1Corregido
-X’
Vector de Corrección
t1Móvil
Y’
Distancia
Mojón (Pto Conocido)
y Coordenadas Tablet
-Z’
DIAGRAMA GENERAL
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
ZONA DE ESTUDIO
ZONA DE ESTUDIO
PUNTOS DE
CONTROL NTRIP
ZONA DE ESTUDIO
PUNTOS DE
CONTROL NTRIP
RESULTADOS
TABLET
BASE
ESTADÍSTICO
Promedio
Desviación estándar
Varianza
Mediana
Rango
Mínimo
Máximo
Suma
Conteo
R (Coef. Correlación)
R2 (Coef. Determinación)
Error Estándar
VALORES
Día GPS 190 / 14h 30min
1.842 m
0.720
0.5187
2.060
3.342 m
0.139 m
3.481 m
96998.911 m
52200 s
0.4106
0.1686
0.8306
TABLET CASO 1
VERTICE: SANTA ROSA
DISTANCIA BASE: 2,40 KM.
Pto Conocido - Tablet
(m)
Media
Desviación
estándar
Varianza
Rango
V. Mínimo
V. Máximo
Suma
Conteo
5.187
3.292
10.838
14.535
0.288
14.823
1561.40
7
301
Pto Conocido - Corrección
(m)
Media
Desviación
estándar
Varianza
Rango
V. Mínimo
V. Máximo
Suma
Conteo
5.387
3.626
13.154
16.619
0.055
16.674
1621.690
301
TABLET CASO 1
Prueba Estadística
TAB
CORREC.
Prueba Z e intervalo de confianza al 95%
TABLET
Muestreo: 9 observaciones
Transmisión: NTRIP
Base: ESPE
Remoto: Tab2 NMEA RTCM
Estadístico utilizado:
H < 2.2m
V > 4m
RESULTADOS
MOBILE MAPPER 10
MMAPPER CASO 1
VERTICE: CANCHA ESPE
DISTANCIA BASE: 0,28 KM..
Pto Conocido – Mmapper (m)
Pto Conocido – Corrección (m)
Media
Desviación
estándar
Varianza
Rango
V. Mínimo
V. Máximo
Suma
Conteo
Media
Desviación
estándar
Varianza
Rango
V. Mínimo
V. Máximo
Suma
Conteo
0.796
0.290
0.084
0.864
0.455
1.319
198.441
249
0.559
0.345
0.119
1.021
0.145
1.165
139.358
249
MMAPPER CASO 1
Prueba Estadística
TAB
CORREC.
Prueba Z e intervalo de confianza al 95%
VERTICE: CIE04
DISTANCIA BASE: 0,47 KM.
VERTICE: H. SUR
DISTANCIA BASE: 13,10 KM.
VERTICE: VICENTINA
DISTANCIA BASE: 11,86 KM.
VERTICE: PIFO
DISTANCIA BASE: 16 KM.
MMAPPER
MMAPPER
Muestreo: 9 observaciones
Transmisión: NTRIP
Base: ESPE
Remoto: Tab2 NMEA RTCM
Estadístico utilizado:
H < 1.5m
V > 3m
EQUIPO
MM10
ESTADISTICAS DE DISTANCIAS MOBILE MAPPER 10
Valor Máximo Valor Mínimo
Promedio (m) Desviación Estándar
(m)
(m)
CANCHA 0.21km
0.797
0.290
1.320
0.455
CORRECCIÓN
0.559
0.345
1.165
0.145
MM10
1.595
0.439
CIE04 0.46km
2.372
0.894
CORRECCIÓN
0.951
0.253
1.311
0.321
MM10
1.997
0.189
SANTA ROSA 2.5km
2.378
1.763
CORRECCIÓN
1.679
0.301
2.044
1.147
MM10
2.242
0.329
MIRAVALLE 8.5km
2.759
1.568
CORRECCIÓN
3.180
0.271
3.660
2.640
3.331
MM10
4.378
0.647
VICENTINA 11.86km
5.239
CORRECCIÓN
1.590
0.605
2.374
0.527
3.612
1.143
MM10
4.412
0.255
PANECILLO 12.5km
4.827
CORRECCIÓN
2.143
0.577
2.788
MM10
2.283
HOSPITAL DEL SUR 13.2km
0.145
2.771
2.061
CORRECCIÓN
1.307
0.180
1.970
1.077
2.311
MM10
3.101
0.617
PIFO 16km
4.459
CORRECCIÓN
2.216
0.651
3.601
1.318
0.779
1.293
MM10
1.096
0.151
CEMEXPO 31.1km
1.340
CORRECCIÓN
1.723
0.279
2.377
MMAPPER
Diferencia (>0 mejora ; <0
empeora) (m)
0.237
0.643
0.317
-0.937
2.787
2.268
0.976
0.885
-0.626
TRES
MEDICIONES
RESULTADOS TOTALES
NTRIP vs DGPS
Distancias (m)
PUNTO
CANCHA ESPE
CIE04
SANTA ROSA
MIRAVALLE
VICENTINA
H del SUR
PE 18483 - Y
PE 16943 - Y
CORRECCIÓN
TABLET
3,804
2,403
1,917
2,991
0,909
1,397
2,657
2,109
OBSERVABLE
Código C/A
OBSERVABLE
Código C/A
CORRECCIÓN
MM10
0,484
0,747
1,665
3,171
1,554
1,111
2,207
1,715
DGPS
0.584
1.657
2.346
1.082
3.952
1.142
3.853
0.988
Punto
NTRIP
DGPS
Cancha ESPE
√
-
CIE04
√
-
SANTA ROSA
√
-
MIRAVALLE
-
√
VICENTINA
√
-
H del SUR
√
-
PE 18483 - Y
√
PE 16943 - Y
-
√
TABLET
PRESICIONES EN POSICIÓN (m)
INSTANTANEA
PROMEDIO 5 min.
10 – 8
5
MOBILEMAPPER 10
PRESICIONES EN POSICIÓN (m)
INSTANTANEA
PROMEDIO 5 min.
3
2
MOBILEMAPPER 10
PRESICIONES EN POSICIÓN (m)
OBSERVABLE
DISTANCIA A
BASE
INSTANTANEA
PROMEDIO 5 min.
Código C/A +
Correcciones
Diferenciales
0 – 20 km
2
1
CONCLUSIONES
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.
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