RTKLIB: Instalación y configuración básica.

Instalación de RTKLIB y configuración básica.

Para investigar si es posible alcanzar el objetivo de realizar geolocalización precisa de bajo coste es necesario instalar y configurar RTKLIB. La página principal del proyecto, el cual se distribuye bajo licencia "open source" es la siguiente:

http://www.rtklib.com/

Para asegurarnos de que estamos bajando la última versión (en la fecha en la que escribo este tutorial se encuentra por la versión rtklib 2.4.2 p11), recomiendo acudir al repositorio de github y descargar todo el contenido según puedes ver en la siguiente imagen:

Observar que existe un botón que permite bajar todo el proyecto en un archivo comprimido en ZIP, a una carpeta local en tu ordenador.

El siguiente paso consiste en descomprimir el archivo en el sitio que estimes oportuno y entrar en el directorio raíz del proyecto. Es importante destacar que no existe ningún instalador concreto para RTKLIB sino que la aplicación se ejecuta directamente desde la carpeta raíz.

RTKLIB no es un único software sino un conjunto de aplicaciones que le dota de funcionalidades de gran interés. Con el objeto de centralizar el conjunto de aplicaciones existe una barra de herramientas, que puedes abrir ejecutando un archivo denominado rtklaunch.exe

Os recomiendo por comodidad que hagáis un acceso directo a esta aplicación, la cual tiene el siguiente aspecto:

De todas las aplicaciones presentes vamos a usar en nuestro proyecto de izquierda a derecha las siguientes aplicaciones

 1-RTKPLOT,

 5-NTRIP BROWSER.

 6-RTKNAVI.

Las otras aplicaciones son también muy interesantes como por ejemplo RTKPOS, el cual permite hacer correcciones en postproceso (en nuestro caso lo hacemos en tiempo real). RTKCONV, permite hacer distinto tipo de conversión de ficheros, etc. Para más información al respecto consultar el amplio manual de RTKLIB.

Para nuestro proyecto podemos considerar la aplicación RTKNAVI como la aplicación de partida

Al pulsar sobre el botón correspondiente se nos presenta la siguiente pantalla:

RTKNVI, es una completa aplicación de navegación que permite mostrarnos en cada momento los puntos recolectados por nuestro dispositivo GNSS. Si tomamos la siguiente imagen como ejemplo, vemos que existen varios paneles de información iniciales de gran importancia.

"Solution" es el tipo de corrección que se está obteniendo mientras se está ejecutando el programa y recolectando datos. Así por ejemplo si no se consiguen correcciones diferenciales la solución será SINGLE, en cuyo caso la precisión máxima obtenida será la propia del dispositivo GNSS (la nube de puntos que se representa en RTKPLOT estará muy dispersa. En el caso de que estemos usando estaciones base para la obtención de correcciones diferenciales llegaremos a un punto en le que la solución será FLOAT, y por consiguiente sabremos que se están adoptando las correcciones diferenciales pero  sin llegar aún a obtener una gran precisión. Si todas las condiciones son las idóneas, al cabo de un tiempo (según mi experiencia variable) llegaremos a la solución FIX, en la que las coordenadas se estabilizan y se alcanzan teóricamente hasta precisiones centimétricas.

Debajo de "Solution" encontramos 

• La última coordenada obtenida.
• Age: la antigüedad del último dato obtenido. Si por cualquier circunstancia se pierde la conexión con la estación base (habitualmente por internet) o con el dispisitivo GNSS, conectado al PC, veremos como los segundos de "Age" se incrementan hasta el restablecimiento de las conexiones perdidas. Si la desconexión se prolonga un tiempo excesivo puede perderse las correcciones percibidas y adoptarse la solución SINGLE.
• El parámetro "Ratio" es de gran importancia ya que determina cuándo la solución pasa a FIX y por consiguiente se empiezan a observar grandes precisiones. En las configuraciones de RTKLIB, viene establecido en valor 3, es decir cuando alcanza este Ratio y hasta un máximo de ratio 999.99 la solución pasa a FIX. De los experimentos realizados hasta ahora, cuando se alcanza el ratio 999.99 las coordenadas no se mueven y la nube de puntos se fija en un sólo lugar (la precisión es centimétrica).
• Sat: número de satélites en uso.

El panel derecho indica los satélites visibles así como el nivel dBHz de cada uno. Los valores altos son necesarios para obtener FIX, en mi experiencia esto ocurre a partir de 40 dBHz con varios satélites sobre este valor. En la parte superior encontraremos el panel de señal del rover y en el inferior el de la señal de la estación base

Existen más paneles de información al que podemos acceder desde unos botones en forma de flecha hacia abajo que nos permite, entre otras cosas consultar y cambiar el formato de las coordenadas (geográficas, UTM, etc), representar la constelación de satélites visibles y su posición, conocer la distancia entre el rover y la estación base, etc.

RTKNAVI, es la encargada de recolectar los flujos de datos de entrada (nuestro dispositivo GNSS y la red de correcciones) e indicarnos en tiempo real del estado de dichas correcciones, así como el las coordenadas del punto actual. También nos presenta de forma gráfica los niveles de señales de los satélites, en número de satélites usados, distancia de nuestro dispositivo (rover) a la antena base, etc. Todas estas cosas las iremos conforme avancemos en el tutorial.

Dentro de RTKNAVI, existen unos botones de gran importancia en cuanto a la configuración del sistema. El botón "I" que se encuentra en la parte superior derecha es para configurar los datos de entrada (Input) y el botón "O" sirve para configurar los datos de salida, de esta manera podremos registrar las coordenadas de los puntos con detalle de su estado de corrección, que posteriormente podremos llevarlo a QGIS y realizar algunas operaciones de clasificación de puntos, medidas, planos usando diversas capas, etc.

Otro botón de gran importancia es el situado en la parte inferior de RTKNAVI, denominado "Options". Este botón es le más complejo porque aquí se reúnen conceptos bastante técnicos relacionados con el mundo GNSS. Mi recomendación general es dejar por defecto todos los parámetros que desconozcamos, aunque podemos realizar pruebas ensayo-error en alguno de los parámetros allí presentes. También podéis consultar internet para tratar de entender algunos de los conceptos de estas configuraciones y contrastar con otros usuarios.

Configuración de Input (I)

Para realizar la configuración de este apartado hay que entender unos conceptos clave como es el concepto rover y base.

ROVER

Lo habitual es que exista un dispositivo denominado rover que hace mediciones en el terreno (en nuestro caso sería el dispositivo UBLOX). Estos dispositivos pueden permanecer estáticos mientras obtienen las coordenadas, por ejemplo para hacer levantamientos topográficos o bien pueden moverse como podría ser un coche o un tractor guiado. Si estos dispositivos obtienen las coordenadas y no reciben correcciones en tiempo real, RTKLIB los considera como un modo de posición "SINGLE", en el que el error de posicionamiento es el propio del dispositivo. Esto es lo más normal en la electrónica de consumo, así por ejemplo los teléfonos móviles, los TOMTOM, y demás GPS, actúan normalmente sin correcciones y su precisión podría rondar los 2-5 metros.

BASE STATION

Lo realmente interesante de RTKLIB es que podemos aplicar correcciones a los dispositivos ROVER desde los dispositivos BASE STATION de coordenadas geográficas conocidas y de mayores capacidades que los dispositivos Rover. De forma muy simplista (podéis ampliar información más rigurosamente sobre Correcciones Diferenciales DGPS), podemos afirmar que los errores que afectan a la ESTACIÓN BASE de coordenadas precisas conocidas afectan de forma similar a los dispositivos rover relativamente cercanos en un mismo momento, por lo que podemos enviar las correcciones desde la estación base a el rover en tiempo real por medio de algún sistema de comunicación como puede ser GPRS bajo un protocolo denominado NTRIP.

Para nuestra experiencia usaremos como rover el dispositivo UBLOX 6M (a la espera de  y el dispositivo UBLOX M8N y como estación base,  usaremos los dispositivos y antenas de la red de estaciones base pública de nuestro territorio de gran precisión y capacidades y cuyas coordenadas son conocidas. Esta parte es fundamental por lo que tendréis que investigar los servicios públicos que os puedan otorgar acceso a estas estaciones. En la Comunidad Autónoma de Murcia, por tratarse de la Región dónde estoy haciendo las pruebas y experiencias, existen dos redes al servicio del ciudadano.

http://www.iderm.es/geodesia/index.htm (es necesario previo registro)

http://gps.medioambiente.carm.es/  (sin registro)

Estas redes nos ofrecerán por tanto gracias a las estaciones base distribuidas por el territorio, las correcciones diferenciales de las que RTKLIB se alimentará para hacer los cálculos pertinentes y obtener soluciones precisas ya corregidas.

Hecha esta pequeña introducción, pincharemos al botón "I" y accederemos a una ventana dónde tenemos que activar tanto la opción Rover como la opción Base Station, tal como se muestra en la siguiente imagen.

Si usamos como dispositivo Rover el Ublox  (en un futuro probaremos el o el Ublox M8N, conectado mediante el conversor USB a SERIAL al ordenador dónde se encuentra RTKLIB, tendremos que configurar el tipo de entrada como "Serial" y formato u-blox. Otra opción interesante es realizar la conexión mediante bluetooth para emancipar el conjunto antena-receptor del ordenador o tablet (windows) en cuyo caso el tipo lo pondríamos como "File".

En cuanto a Base Station, fijaremos el tipo bajo el protocolo NTRIP  y el Formato será RTCM 3,que es habitual en este tipo de estaciones.

Una vez realizados estos pasos casi ya estamos en disposición de realizar la primeras mediciones, sin embargo aún nos queda realizar las configuraciones avanzadas del Rover (mediante U-Center) y las estaciones base (inclusión de los parámetros de conexión y selección estación base)

En el próximo tutorial entraremos en detalle a configurar por tanto los parámetros Input, es decir conexiones Serie y los parámetros de red de la estación base.

CUARTA  PARTE-RTKLIB: Instalación y configuración del dispositivo Rover