Ejercicios de postproceso en modo diferencial y PPP KOJAV y RTKLib
Post Procesamiento con RTKLIB
RTKLIB es un conjunto de librerías de código abierto diseñado para procesar información GNSS en diferentes modos de posicionamiento, es de origen japonés y es compatible en los sistemas operativos Windows, Linux y Android.
RTKLIB soporta:
• Algoritmos de posicionamiento estándar y precisos en multiconstelación (GPS, GLONASS, Galileo, QZSS, BeiDou y SBAS).
• Modos de posicionamiento con GNSS, SPS (Single), DGPS / DGNSS, Cinemático, Estático, Línea de base móvil, Fijo, PPP-Cinemático, PPP-Estático y PPP-Fijo, en tiempo real y en postproceso.
• Formatos y protocolos estándar para GNSS: NMEA, RINEX hasta v3.02, RTCM.
• Comunicación por puerto serial por interfaz USB, TCP/IP, NTRIP.
• Archivos de registro local LOGS,
• Conexión a servidores FTP / HTTP para descarga directa de correcciones en tiempo real
• Mensajes de propiedad de varios receptores GNSS.
El software está disponible para su descarga en su página oficial http://www.rtklib.com/ y en la página de ALLIEN GNSS https://www.allien-gnss.com/ en la sección descargas.
RTKLIB es software de constante actualización, a la fecha, la versión 2.4.2 es la más estable, pero versiones como 2.4.2 incorporan correcciones a los bugs del código (parches) y 2.4.3 son versiones en desarrollo o beta con implementaciones experimentales.
Para fines del presente manual, los ejercicios son desarrollados con las versiones 2.4.2 y 2.4.3 v.demo5 b31a, esta última está disponible en nuestra página web.
5.1 Interfaz principal RTKLIB
RTKLIB no exige instalación tradicional como otros programas, su arquitectura se basa en archivos ejecutables de cada librería. Después de la descarga en el directorio de preferencia, se dispone de carpetas varias, entre estas seleccionar “bin” que contiene los archivos ejecutables de interés.
Figura . Directorio y archivos de RTKLib
La carpeta bin contiene el archivo ejecutable principal que gestiona todas las librerías
“rtklauch.exe”, dar doble clic. Ver Figura.
Tabla 6. Función de los módulos de RTKLIB
Módulos RTKLIB Descripción
RTKPLOT (1)
Interfaz gráfica de las soluciones GNSS procesadas
RTKCONV (2)
Conversor de observables GNSS de diferentes marcas a RINEX
STRSVR (3)
Conexión en tiempo real por puertos de comunicación Serial, TCP/IP,
NTRIP.
RTKPOST (4)
Modos de posicionamiento SPS, DGPS, PPP, entre otros
NTRIP Browser
(5)
Buscador de servidores y streams de corrección en tiempo real basado en
NTRIP
RTKNAVI (6)
Posicionamiento en tiempo real
RTKGET (7)
Descarga de productos y datos GNSS desde servidores FTP y HTTP
Los receptores KOJAV serie LT, ST, LT3 o ST3 de doble frecuencia y triple frecuencia, multiconstelación y multifrecuencia registra las observables de GNSS por defecto a 1 Hz (cada segundo) en archivos propios o nativos (RTCM) de diferentes características y formato al estándar RINEX. Para ejecutar las actividades de corrección por postproceso es indispensable que el rover y la estación GNSS de referencia compartan características comunes espaciales, de tiempo (épocas) y de formato estándar.
CONVERSIÓN DE ARCHIVO NATIVO .LOG O UBX A RINEX
Interfaz principal del RTKCONV, ingresar a Opciones.
• (1) En este desplegable, se debe seleccionar la versión de rinex 2.11 debido a que esta es la más estable y tiene la mejor interoperabilidad entre softwares de postproceso. Aunque tener presente que la 3.0 s en adelante es mas moderna y empieza a tener mucha demanda
• (2) En esta venta se coloca el nombre que se le desea dar al Rinex
• (3) Esta ventana se llena los datos de quien crea el rinex, por quien fue observado el dato nativo y finalmente que agencia lo hizo.
• (4) En estas ventas se llenan los datos del receptor (nombre, tipo, versión) y la antena (nombre, tipo) utilizadas para observar el punto GNSS. Para la antena Kojav SERIE los datos de antena y receptor son: KOJAV y SERIE, respectivamente.
• (4.1) En estas ventas se ingresa las coordenadas de los centros de fase de la antena. Para la antena cada serie tiene sus indicaciones dichas coordenadas son: (H: altura del piso a la base de la antena ARP + 5 cm, E: 0.000, N: 0.000). La presente es solo un ejemplo
• (5) En las siguientes viñetas se selecciona las constelaciones que deseamos que contenga el Rinex, en este caso se recomienda las más activas, es decir GPS y GLONASS.
• (6) Finalmente en las siguientes viñetas se selecciona los tipos de observaciones (señales) y las frecuencias que deseamos filtrar para el Rinex. Esta parte se recomienda dejarla por defecto.
• Click ok
Archivos nativos
• (1) Click en . Buscar y cargar el archivo nativo descargado de la antena formato ubx o log se recomienda en los archivos log cambiar la extensión a *.gps
• (2) Seleccionar el directorio de almacenamiento del nuevo archivo RINEX
• (3) Seleccionar el formato del que el archivo nativo registra para ubx Ublox, para log serie triple frecuencia NOVATEL O automatico. Es muy importante que se seleccione correctamente el formato del nativo en esta opción, ya que puede dañar el rinex al ser generado.
• (4) Se crea automáticamente el path donde se guardarán los nuevos archivos de observación
.obs y navegación .nav Kojav.
• Finalmente, clic en “Convert”, seguido se desplegará la siguiente ventana, Click en “File Time” para que de manera automática seleccione el intervalo de rastreo que posee el archivo nativo RTCM.
Para un mejor desempeño se recomienda limitar la fecha del procesamiento para envitar datos fantasmas o fuera de rango
El archivo de observación .obs y navegación .nav generados se almacenará en el directorio seleccionado.
Ciertos software de postproceso sólo reconocen las extensiones .o y .n en los archivos Rinex (2), los archivos originales convertidos por RTKLIB pueden ser modificados al formato requerido dando clic sobre el archivo o presionando F2.
Archivo
Extensión
en RTKLIB
Extensión modificada
Observación
.obs
.xO
x reemplazar por el año en curso de la observación Ej: documento de observación se realiza el 10/05/2021
.22O
Navegación
.nav
.xN
x reemplazar por el año en curso de la observación Ej: documento de navegación se realiza el 10/05/2022
.22N
Se recomienda siempre hacer una copia de los dos archivos obtenidos antes de cambiar de extensión por posibles daños que el archivo pueda sufrir debido al proceso de cambio de extensión.
Finalmente abrimos el archivo de Observación como Bloc de notas para verificar la estructura y los datos del Rinex generado.
MÓDULO RTKGET PARA OBTENER DATOS DE PPP
El modo de posicionamiento puntual preciso (PPP) es un punto GNSS absoluto el cual es corregido mediante modelos proporcionados por servicios internacionales de geodesia satelital. El servicio más usado y conocido es el IGS (International GNSS Service) debido a que dispone correcciones para las constelaciones GPS, GLONASS e incluso GALILEO.
RTKLIB permite descargar estos archivos utilizando la librería RTKGET .
Figura . Módulo RTKGET
Este módulo presenta una interfaz intuitiva para la búsqueda de los archivos de corrección según la fecha del día del rastreo u observaciones realizadas por el rover GNSS especificando el organismo proveedor. A continuación se detalla las configuraciones necesarias y recomendadas.
Las 3 o 4 primeras letras hace referencia al organismo internacional proveedor de las correcciones y las siguientes el parámetro que identifica al parámetro de corrección.
Figura . Productos disponibles del IGS
Nota: los sufijos EPH, CLK, TEC, ATX corresponden a efemérides, correcciones reloj, correcciones ionosféricas y calibración de antenas, respectivamente.
(3) Configuración del directorio de salida o de almacenamiento de los archivos de correccion descargados.
Finalmente, para obtener todas las correcciones necesarias para procesar el PPP, se debe descargar el modelo del efecto de la carga oceánica, el cual no está disponible en el módulo RTKGET sin embargo puede ser descargado del servidor http://holt.oso.chalmers.se/loading/, requiere llenar el formulario , introducir una coordenada de referencia general de la zona de interés, registrar un correo y solicitar la información.
(1) Ingresar la fecha de rastreo o de interés. El intervalo de búsqueda se mantiene en el valor por defecto 24 horas.
(2) Listado de la base de datos de los organismos y de las correcciones disponibles según nomenclatura:
Una vez enviada la solicitud, el servidor responde con un correo electrónico con el script del modelo (Ver Figura ), el cual deberá ser copiada y guardada como un archivo archivo de texto .txt para luego ser cambiado a una nueva extensión .blq
Nota: Se recomienda copiar absolutamente todo el contenido del correo recibido en el archivo de texto o bloc de notas.
CONFIGURACIÓN PARA POSTPROCESO CON PPP
Una vez obtenidas todas las correcciones, es posible ejecutar el módulo de postproceso de RTKLIB, el cual se conoce como RTKPOST.
Figura . Módulo RTKPOST
Al dar clic sobre el módulo RTKPOST, se desplegará la ventana de configuración donde se debe seleccionar el modo de posicionamiento
Opciones de configuración de RTKPOST
Nota: Recordar, los directorios o path descritos en la Figura varía según las características del ordenador de cada usuario.
Opciones de configuración 1 de RTKPOST
Dentro de opciones en la pestaña Setting 1:
(1) Seleccionar PPP Static
(2) Seleccionar frecuencias de operación del rover .
(3) En este apartado se configura el modelo de corrección de mareas. Para ello se recomienda utilizar el modelo SOLID/OTL: Marea terrestre (utiliza modelo teórico), efecto de carga oceánica y marea del polo (en estos dos últimos casos habrá que introducir de manera manual, es decir el archivo .blq generado).
(4) Configuración del modelo de corrección ionosférico. Se recomienda usar el modelo IONO-FREE LC o el modelo IONEX TEC, no obstante, en ambos casos hay que proporcionar la información correspondiente descargada.
(5) Configuración del modelo de corrección troposférico. Se recomienda usar los modelos teóricos de Saastamoinen o el Estimated ZTD.
(6) Seleccionar el tipo de efemérides a utilizar. Se recomienda utilizar efemérides precisas y es necesario proporcionar la información correspondiente, es decir el archivo sp3.
(7) Seleccionar las constelaciones satelitales que se desea utilizar para realizar el post proceso del Rinex observado por el roer.
Dentro de opciones en la pestaña Setting 2:
En este apartado se recomienda mantener la configuración por defecto excepto en el parámetro de la integridad de las ambigüedades seleccionando a “Fixed and Hold” (enteras y ajustadas).
Opciones de configuración 2 de RTKPOST
Dentro de opciones, en la pestaña Output:
(1) Seleccionar el formato de salida de las coordenadas para la solución final.
(2) Configurar parámetros de visualización de la información de cabecera del archivo resultante, tiempo de rastreo o tiempo de observación de interés y las unidades de medidas de las coordenadas seleccionadas anteriormente. Se recomienda mantener la configuración por defecto.
• (3) Seleccionar el elipsoide de referencia y el tipo de altura que se desea obtener sea elipsoidal / geoidal. En el caso de seleccionar altura geoidal, en el siguiente desplegable se debe elegir el modelo de ondulación geoidal respectivo.
• (4) Definir el tipo de solución que se desea obtener. Se recomienda seleccionar la opción single para obtener una sola coordenada resultante de todas las observaciones procesadas.
Dentro de opciones en la pestaña Stats:
Se recomienda mantener la configuración por defecto.
Dentro de opciones en la pestaña Positions:
Configuración de propiedades de la antena del punto posicionado (Rover), siendo estas las siguientes:
(1) En el siguiente recuadro colocamos la información de la antena Kojav y sus coordenadas de centros de fase.
Nota: Cuando se ingrese el valor de altura del rover, se debe considerar la medida a la cual fue colocada el equipo más la altura de su centro de fase.
Dentro de opciones en la pestaña Files:
(1) Cargar el archivo de las correcciones de calibración de la antena Kojav
(2) Cargar las correcciones de los centros de fase del receptor, archivo con extensión
.pcv (la dirección de esta corrección se encuentra en la carpeta DATA del programa RTKLIB: C:\Users\USUARIO\1. Postproceso\rtklib_2.4.2\data\ngs_abs.pcv )
(3) Cargar las correcciones del sesgo diferencial del código, archivo con extensión
.DCB (la dirección de esta corrección se encuentra en la carpeta DATA del programa RTKLIB: C:\Users\USUARIO\1. Postproceso\rtklib_2.4.2\data\ P1P2_ALL.DCB)
(4) Cargar las correcciones de los parámetros de rotación de la Tierra, archivo con extensión .erp
(5) Cargar el Modelo de cargas oceánicas, archivo con extensión .blq
(6) Cargar el Modelo de correcciones ionosféricas IONEX, archivo con extensión .xi (x= al año de rastreo).
Dentro de opciones en la pestaña Misc:
Se recomienda mantener la configuración por defecto, seleccionar OK para culminar.
Finalmente, en la Figura se retorna a la interfaz principal del RTKPOST para cargar los archivos de observación, navegación, efemérides y modelos ionosféricos, como se detalla continuación:
(1) Cargar el archivo Rinex de Observaciones (xO, obs) del punto posicionado en campo Rover por Kojav.
(2) En este recuadro se debe cargar el archivo Rinex de Navegación (xN, nav) del punto posicionado en campo Rover por Kojav.
(3) Cargar las efemérides precisas, archivo con extensión .sp3
(4) Cargar las correcciones de Reloj, archivo con extensión .Clk_30s
(5) En el siguiente recuadro se ingresa el intervalo de grabación para el Postproceso. Se recomienda utilizar intervalos de 30 segundos para el PPP debido a que la mayoría de las correcciones descargadas (efemérides, correcciones de reloj, entre otros) se encuentran disponibles como producto final en dicho intervalo.
Nota: Si se utiliza otros intervalos de grabación (menores o mayores al descrito) en el PPP, quedaran demasiados datos sin corregir afectando la precisión final del punto. Para más información de la óptima configuración y postproceso de punto PPP referirse a la siguiente publicación:
M. Abán, A. Tierra & R. Romero, 2016. Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE. https://www.researchgate.net/publication/323391128_Calculo_de_coordenadas_usan do_el_metodo_Precise_Point_Positioning_- PPP_estatico_mediante_el_software_libre_RTKLIB
(6) Finalmente, en el último recuadro se selecciona el directorio o path de salida del archivo que almacenará el archivo resultado del postproceso.
Para concluir con esta sección del documento, el usuario deberá ir a la dirección de salida que configuró para los resultados del post proceso para comprobar que este se encuentre ahí. Finalmente abrimos el archivo resultante en un Bloc de notas .txt para verificar el reporte del postproceso (1), la coordenada resultante procesada (2) y la varianza del postproceso por cada componente (3).
Nota: En el caso de obtener resultados “vacíos” usando la versión RTKLIB v.demo5 b31a para procesar el punto. Se recomienda volver a repetir el proceso en la versión RTKLIB 2.4.2.
POST PROCESO DIFERENCIAL
Para poder procesar puntos diferenciales (Static / Fast Static) se necesita obligatoriamente una base de control, es decir un punto de coordenadas ya conocidas. Para este documento se utilizó como base la estación de monitoreo continuo QUI1 de la REGME perteneciente al IGM, misma que se encuentra aproximadamente 3 km de distancia del punto GNSS observado con la antena Kojav (Rover).
Por lo tanto, primero se debe descargar y convertir el nativo del Rover en un Rinex, así como descargar el Rinex de la base desde los servicios del Geoportal del IGM. Cabe destacar que, al momento de realizar la descarga desde el Geoportal, se obtendrá el archivo de Navegación del Rinex pero, el archivo de Observación estará compreso en formato Hatanaka (extensión .D). Por ello, se deberá descomprimir dicho archivo y para esto se recomienda utilizar el wizard “crx2rnx” utilizando la función CMD de Windows.
Una vez obtenidos los Rinex de Observación y Navegación de la Base y del Rover, es posible ejecutar el módulo de postproceso de RTKLIB, el cual se conoce como RTKPOST.
Al dar clic sobre el módulo RTKPOST, se desplegará la siguiente ventana en donde se configurará el método de postproceso (1) que se desea realizar, como se puede ver en la Figura La configuración para este postproceso se asemeja mucho al ya visto para el PPP.
Nota: Una vez más se recalca a los usuarios, que los path descritos en la Figura y en las por venir, serán subjetivas ya que cada usuario tendrá una dirección diferente dependiendo en donde ha guardado los datos, al igual de donde desee guardar los resultados.
En la Figura se despliega las opciones para configurar el postproceso por Diferencial (Static), cabe destacar que es necesario configurar varias pestañas. Por lo tanto, esto se realizará en orden de izquierda a derecha, siendo estas las siguientes:
Dentro de opciones en la pestaña Setting 1:
(1) En el siguiente desplegable se selecciona el tipo de postproceso que se desea ejecutar, en este caso será Static.
(2) En los siguientes desplegables se seleccionan las frecuencias del receptor usado en
campo. Se aconseja dejar esta configuración por defecto, a no ser que el recetor solo sea de una frecuencia.
(3) En los siguientes recuadros se configura el uso de modelos de corrección; como el de mareas oceánicas, ionosféricos y troposféricos. Sin embargo, estos modelos se usarán solo para el postproceso en PPP ya que este no se corrige en función de un punto de referencia. Por otra parte, el postproceso Diferencial SI se corrige en función a una base de punto conocidos, por lo que los modelos antes mencionados deberán ser desactivados. El motivo de esto, se debe al descartar la curvatura de la tierra debido a la cercanía de los puntos de referencia (Primer principio de la topografía).
(4) En este aparatado se configura el tipo de efeméride que se desea utilizar. Se recomienda utilizar efemérides precisas. No obstante, habrá que proporcionar la información correspondiente, es decir el archivo sp3.
(5) En estas viñetas se selecciona las constelaciones con las que se desea realizar el post proceso del Rinex observado.
Dentro de opciones en la pestaña Setting 2:
En la Figura , se despliega las opciones Setting 2, las cuales se deben dejar todo por defecto como se señala a continuación:
Dentro de opciones en la pestaña Output:
(1) En el siguiente desplegable se elige el formato de coordenadas que se desea para la solución, una vez terminado el postproceso del punto observado.
(2) En los próximos desplegables se configura las cabeceras del archivo resultante, así como el formato del tiempo de rastreo y las unidades de medidas de las coordenadas seleccionadas anteriormente. Se recomienda dejar la configuración por defecto.
(3) En este desplegable se selecciona el elipsoide de referencia y el tipo de altura que se desea obtener elipsoidal / geoidal. En el caso de seleccionar altura geoidal, en el siguiente desplegable se debe elegir el modelo de ondulación geoidal respectivo.
(4) En este recuadro se selecciona el tipo de solución que se desea obtener. Se recomienda dejar la opción single para obtener una sola coordenada resultante de todas las observaciones procesadas.
Dentro de opciones en la pestaña Stats
Se mantiene la configuración por defecto.
Dentro de opciones en la pestaña Positions:
En la Figura se despliega las opciones Positions, en donde se configurará las propiedades de la antena del punto posicionado (Rover) y del punto de referencia (Base), siendo estas las siguientes:
(1) En el siguiente recuadro colocamos la información de la antena usada (Rover) y sus coordenadas de centros de fase. Por lo tanto, si se realizó correctamente el cambio de nativo rtcm (para antenas Kojav), dicha información ya está disponible en el Rinex de Observación, ver apartado 3 de este documento para más información.
(2) En este recuadro se ingresa la información de la Base de referencia (QUI1 para este ejemplo). Para la Base debemos ingresar los datos de su antena con sus centros de fase, además de las COORDENADAS CONOCIDAS las cuales estarán en la monografía de la estación QUI1 (se recomienda ingresar las coordenadas en grados sexagesimales, ejemplo: Lati - 0.215156167, Lon - 78.49360811).
Nota: Cuando se ingrese el valor de altura del rover, se debe considerar la medida a la cual fue colocada el equipo más la altura de su centro de fase.
Dentro de opciones en la pestaña Files:
En la Figura se despliega las opciones Files, en donde se cargará el modelo de corrección ionosférico de manera obligatoria y opcional las correcciones de cargas oceánicas y antenas (de ser posible incluir todas), siendo estas las siguientes:
(1) En el síguete recuadro se debe cargar las correcciones de calibración de antenas de
los satélites, archivo con extensión .atx (la dirección de esta corrección se encuentra en la carpeta DATA del programa RTKLIB: C:\Users\USUARIO\1. Postproceso\rtklib_2.4.2\data\igs08.atx )
(2) En el síguete recuadro se debe cargar las correcciones de los centros de fase del receptor, archivo con extensión .pcv (la dirección de esta corrección se encuentra en la carpeta DATA del programa RTKLIB: C:\Users\USUARIO\1. Postproceso\rtklib_2.4.2\data\ngs_abs.pcv )
(3) En el síguete recuadro se debe cargar las correcciones del sesgo diferencial del código, archivo con extensión .DCB (la dirección de esta corrección se encuentra en la carpeta DATA del programa RTKLIB: C:\Users\USUARIO\1. Postproceso\rtklib_2.4.2\data\ P1P2_ALL.DCB)
(4) En el sIiguiente recuadro se debe cargar las correcciones de los parámetros de rotación de la Tierra, archivo con extensión .erp (se recomienda usar el siguiente enlace para la descarga de esta corrección, usando el numero de la semana GPS como id de búsqueda: https://cddis.nasa.gov/archive/gnss/products/ )
(5) En esta opción se debe cargar el Modelo de cargas oceánicas, archivo con extensión
.blq
(6) En este recuadro se debe cargar el Modelo de correcciones ionosféricas IONEX, archivo con extensión .xi (x= al año de rastreo).
Figura . Opción de configuración Misc
Finalmente, en la figura se retorna a la interfaz principal del RTKPOST, en donde se cargará los archivos de observación Rinex, navegación, efemérides y modelos ionosféricos, como se detalla continuación:
(1) En este recuadro se debe cargar el archivo Rinex de Observaciones (xO, obs) del punto posicionado en campo (Rover).
(2) En esta parte se debe cargar el archivo Rinex de Observaciones (xO, obs) de la Base de referencia a la cual se desea enlazar (Base de coordenadas conocidas).
(3) En este recuadro se debe cargar el archivo Rinex de Navegación (xN, nav) de la Base de referencia a la cual se desea enlazar (Base de coordenadas conocidas).
(4) En el siguiente recuadro se debe cargar las efemérides precisas, archivo con extensión
.sp3
(5) En esta opción se debe verificar que se haya cargado el Modelo de correcciones ionosféricas IONEX, archivo con extensión .xi (x= al año de rastreo). Caso contrario volver a cargarlo.
(6) Finalmente, en el último recuadro se da la ruta o path de salida del archivo con el resultado del postproceso.
Para concluir con esta sección del documento, el usuario deberá ir a la dirección de salida que configuró para almacenar los resultados del post proceso para comprobar que este se encuentre ahí. Finalmente abrimos el archivo resultante en un Bloc de notas txt para verificar el reporte del postproceso (1), la coordenada resultante procesada (2) y la varianza del postproceso por cada componente (3).
Nota: En el caso de obtener resultados “vacíos” usando la versión RTKLIB v.demo5 b31a para procesar el punto. Se recomiensda volver a repetir el proceso en la versión RTKLIB 2.4.2 (con la misma configuración vista a lo largo de todo el apartado 5), debido a que esta es la última versión del
software con mayor soporte y la más estable.
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