La precisión del GPS ha avanzado mucho desde que el sistema se abrió a aplicaciones no militares en 1983. Los receptores GPS civiles tenían inicialmente una precisión limitada a unos 330 pies (100 metros) hasta el año 2000, cuando se eliminó esa restricción.
Otra mejora fue la incorporación de señales adicionales. Inicialmente, el GPS solo contaba con una señal para aplicaciones civiles: la L1, a 1575,42 MHz, que permitía una precisión de localización de 3 metros. Hoy en día, la señal L1 puede combinarse con las señales más recientes L2 (1227,60 MHz) y/o L5 (1176,45 MHz) para aumentar la precisión hasta 1,5 metros. Esto se debe a que la señal L2 mitiga los errores relacionados con la ionosfera al proporcionar una segunda señal que complementa a la L1. Las señales L5 también son más potentes que las L2.
Pero ni siquiera 1,5 metros ofrece la precisión suficiente para muchas aplicaciones empresariales, como los sistemas autónomos de manipulación de materiales en puertos y parques logísticos, la topografía, los vehículos semiautónomos y la agricultura de precisión. En algunos casos, la solución consiste en suscribirse a un servicio de banda L, cuyos datos complementan las señales del GPS y de otras constelaciones GNSS para alcanzar una precisión de unos 20 centímetros. (Para más información, véase «Cómo aprovechar la banda L para equilibrar la precisión y la asequibilidad en aplicaciones GNSS»).
Otras aplicaciones requieren una precisión de tan solo 1 centímetro, algo que solo se puede conseguir mediante una suscripción a un servicio de corrección cinemática en tiempo real (RTK). A continuación explicamos cómo funciona el RTK, cuáles son sus opciones de implementación y sus limitaciones, cómo está evolucionando y cómo integrarlo en dispositivos IoT y otros productos.
Corrección de errores del GNSS para alcanzar una precisión del orden de centímetros
Ya se trate del GPS, Galileo, GLONASS u otra constelación, todas las señales GNSS son susceptibles de sufrir errores causados por desviaciones orbitales, la deriva del reloj del satélite y la latencia atmosférica. Los servicios RTK utilizan estaciones base terrestres que aplican métodos estadísticos sofisticados a las señales GNSS recibidas para eliminar los errores más comunes.
Cada estación base RTK tiene un área de cobertura de entre 10 y 20 kilómetros aproximadamente. Las estaciones base transmiten los datos de la señal corregida a los dispositivos de los usuarios cercanos, normalmente una vez por segundo. Por ejemplo, el módulo GNSS de un vehículo recibe los datos RTK para corregir su posición en tiempo real.
Geodnet, Point One Navigation y RTK FIX son ejemplos de servicios de suscripción RTK. Algunos proveedores cobran una cuota, mientras que otros son gratuitos. Consulta https://ntrip-list.com para ver una lista de los servicios disponibles en una zona concreta, como un estado, un país o un continente.
Dependiendo de la aplicación, otra opción es montar un sistema RTK. Por ejemplo, una cooperativa agrícola podría instalar una o varias estaciones base para crear un servicio RTK para sus socios.
Cobertura y otras advertencias
Hay varios factores que hay que tener en cuenta a la hora de decidir si se utiliza RTK:
- Cobertura móvil: Se necesita una conexión a Internet para recibir los datos corregidos. Esto puede suponer un reto en zonas rurales y otros lugares donde el servicio móvil es irregular, lento o inexistente. Si el servicio móvil está disponible pero es lento —por ejemplo, porque solo es 3G—, los usuarios podrían optar por recibir actualizaciones cada 5, 10 o 30 segundos, en lugar de a intervalos de 1 segundo. Sin embargo, eso reduciría la precisión de la posición. Una opción mejor es elegir una antena móvil de alta ganancia para aprovechar al máximo las señales débiles. Otra opción es construir una estación «de referencia» local que utilice Wi-Fi o LoRa para enviar los datos de corrección.
- Cobertura de las estaciones base: Una estación base suele tener un alcance de hasta 20 kilómetros. Por lo tanto, la densidad de estaciones base en el área de aplicación —como un condado o un estado— determina si los dispositivos móviles se encontrarán siempre en una ubicación cubierta por al menos una estación base. Esto puede suponer un reto para los servicios RTK privados y a pequeña escala, como el ejemplo de la cooperativa agrícola. En esos casos, puede ser necesario suscribirse a un servicio RTK comercial para garantizar una cobertura total.
- Degradación de la señal: Las señales del GNSS son relativamente débiles cuando llegan a la Tierra. El follaje denso y los edificios altos pueden atenuarlas aún más. Todo ello puede mermar el rendimiento del RTK.
La buena noticia es que el GPS y otros sistemas GNSS cuentan con programas de modernización que añaden continuamente nuevas señales, incluidas algunas de mayor potencia, lo que contribuirá a mitigar la atenuación. (Para obtener más información sobre los programas de modernización del GNSS, consulta «Cómo la evolución del GNSS permite prepararse para el futuro»).
Otras tendencias útiles son:
- Las redes de estaciones base RTK se están expandiendo de forma constante gracias a la colaboración entre empresas privadas, organismos públicos e instituciones de investigación.
- Se están llevando a cabo investigaciones para utilizar la tecnología móvil 5G con el fin de mejorar los servicios RTK, incluso en lugares difíciles como los «cañones urbanos».
- La tecnología RTK recurre cada vez más a la inteligencia artificial (IA), el LiDAR y otras tecnologías para maximizar la precisión.
Cómo incorporar la tecnología RTK de forma rápida y rentable
Taoglas Ha desarrollado la plataforma EDGE Locate para agilizar el proceso de incorporación de la funcionalidad RTK a los dispositivos. Esto ayuda a los fabricantes de equipos originales (OEM) a reducir el coste y el plazo de desarrollo de aplicaciones de posicionamiento con una precisión de centímetros.
EDGE Locate integra la antena de parche apilada GNSS activa de doble banda L1/L2«AGPSF.36G» de Taoglas con el receptor GNSS «ZED-F9P» de u-blox , todo en un único paquete. Esta combinación permite la recepción simultánea de GPS, GLONASS, Galileo y BeiDou. EDGE Locate alcanza una precisión de posicionamiento de hasta 0,01 m + 1 ppm CEP con RTK y de hasta 0,05 m sin RTK. Componentes electrónicos en azul y plateado
Edge Locate es ideal para fabricantes de equipos originales (OEM), integradores de sistemas y usuarios finales que deseen preparar sus aplicaciones de IoT para el futuro. Por ejemplo, la compatibilidad con múltiples constelaciones ofrece tanto flexibilidad como redundancia, mientras que la compatibilidad con RTK permite que los dispositivos y las aplicaciones se adapten a los cambios del mercado, como el aumento de los requisitos de precisión.
Para obtener más información sobre RTK, no te pierdas el seminario web «GNSS de alta precisión y posicionamiento RTK».
Alternativas de alta precisión al RTK y a la banda L
El RTK y la banda L no son las únicas opciones para maximizar la precisión. Dependiendo de los requisitos de la aplicación, una solución de antenas GNSS de alta precisión puede ser una alternativa viable para optimizar la precisión. Taoglas ofrece una amplia y variada selección de antenas GNSS de alta precisión, junto con servicios de ingeniería tales como:
- GSA.40 utiliza pruebas de campo en condiciones reales para garantizar que el sistema GNSS completo (receptor, antena y soporte de antena) cumpla los requisitos de rendimiento.
- GSA.30 evaluar la sensibilidad de adquisición y seguimiento del sistema GNSS utilizando un simulador de constelación y una cámara anecoica.
