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Precisão centimétrica GPS/GNSS - RTK Explicado
Introdução ao GPS/GNSS de nível centimétrico
Pense no receptor GPS/GNSS do seu celular ou do seu carro: é o que chamamos de receptor GPS padrão (ou GNSS*). Os receptores GNSS padrão disponíveis no mercado atualmente têm uma precisão entre 2 e 10 metros e apenas em condições externas. Esta precisão depende da qualidade do fabricante do receptor GPS e se a visão do céu não está bloqueada por nenhum objeto ou edifício. Em condições perfeitas, o melhor que você pode conseguir é uma precisão absoluta de cerca de 2 metros.
*GNSS significa Global Navigation Satellite Systems, e é uma palavra que inclui não apenas GPS, mas também outros sistemas de posicionamento baseados em satélite, como GLONASS, BeiDou, Galileo, QZSS...
Curiosamente, se pegarmos 2 receptores GNSS e os colocarmos um ao lado do outro em um campo aberto, ambos terão o mesmo erro de 2 metros mencionado acima, e na mesma direção! Este erro é conhecido como erro GNSS padrão. Graças a essa peculiaridade, é possível calcular com precisão de 1 centímetro a distância relativa entre eles. Portanto, ainda temos um erro absoluto de 2 metros, mas uma precisão relativa de apenas 1 centímetro.
Imagine agora que instalamos um dos dois receptores GNSS em um local fixo conhecido com precisão centimétrica. Agora temos precisão absoluta de 1 centímetro e precisão relativa de 1 centímetro na segunda unidade!
Mas esta técnica não é nova. Esta é uma tecnologia muito antiga chamada GNSS Diferencial ou RTK GNSS (Real-Time Kinematic), e há mais de 20 anos permite que aplicações civis tenham precisão de 1 centímetro (posição RTK). Na redação RTK, a unidade estática é chamada “Estação Base” e a unidade móvel é chamada “Rover".
Então, o que há de novo? Também ouvi dizer que é uma tecnologia muito cara e que você precisa receber treinamento para usá-la, certo?”
"Não mais :)"
At ArduSimple tentamos tornar a tecnologia GNSS RTK simples, econômica e acessível a todos. Com uma série de kits iniciais, tutoriais e produtos OEM, permitimos que nossos clientes:
- Teste a tecnologia e acredite que é possível alcançar uma precisão centimétrica a um custo acessível.
- Acelere seus projetos e produtos, graças às nossas placas de desenvolvimento plug and play e kits iniciais.
- Crie produtos e soluções, graças ao nosso suporte, serviços chave na mão e produtos OEM pré-configurados.
“Então, como posso começar?”
O receptor GNSS RTK
Primeiro precisamos de um receptor GNSS que possa calcular posições RTK, como simpleRTK2B. Um receptor GNSS padrão não possui capacidade de cálculo suficiente para RTK.
Em segundo lugar, precisamos de uma antena GNSS muito boa, como simpleANT2B. Não podemos usar uma antena GNSS tradicional “barata”, porque precisamos receber um sinal de alta qualidade, para que possamos realmente medir os erros GNSS. Além disso, precisamos esquecer de usar o RTK GNSS no bolso ou próximo à janela: o RTK GNSS só funciona com visão desobstruída do céu (nuvens são ok, árvores e edifícios obstruem completamente os sinais GNSS). A instalação da antena também se torna um tópico importante. Recomendamos dar uma olhada em nosso Guia de instalação de antenas RTK GNSS.
Agora que conhecemos os 2 elementos básicos de um receptor RTK, você também sabe o motivo pelo qual lançamos nosso Kit básico para iniciantes:
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Made in EuropeRTK starter kitssimpleRTK2B – Basic Starter Kit
De 199,00€ Adicionar ao carrinho Este produto possui múltiplas variantes. As opções podem ser escolhidas na página do produto
Correções RTK
As correções RTK são as informações enviadas pela “Estação Base” para o “Rover", então o "Rover” pode calcular sua posição com nível centimétrico. A linguagem/protocolo usado para enviar essas informações é chamado RTCM (Radio Technical Commission for Maritime Services). Às vezes você lerá sobre correções RTK e correções RTCM, é basicamente a mesma coisa. Para calcular essa posição RTK, ambos os receptores precisam ver mais ou menos os mesmos satélites. Por esse motivo, as correções RTCM são válidas apenas até uma distância de 35 km da estação base (algumas pessoas dizem 25 km, algumas pessoas 50 km, o número exato dependerá da qualidade da antena e do receptor). Também é útil saber que as correções de uma estação base podem ser usadas por tantas rovers possível, desde que estejam dentro do alcance de 35 km da Estação Base. Este seria um multirover configuração.
O que acontece quando você ultrapassa esses 35 km da estação base? Que não é mais possível ter precisão de 1 centímetro, e a precisão degrada muito rápido para o padrão de 2 metros.
Enviando correções RTK
As correções RTCM/RTK são enviadas normalmente uma vez por segundo. E pode ser enviado através de uma comunicação serial com fio, um link sem fio ou uma rede IP. Vamos verificar as diferenças com mais detalhes.
Wired
Para unidades muito próximas umas das outras, podemos usar cabos para conectá-las. Uma porta serial (TTL, RS232) é suficiente.
Sem Fios
Para cobrir distâncias maiores precisaremos de uma comunicação serial sem fio. Por esta razão adicionamos um soquete (chamamos de soquete XBee) aos nossos receptores RTK, adicionando assim comunicação com ou sem fio entre base e rover seria uma tarefa plug-and-play.
Para simplificar ainda mais, desenvolvemos alguns kits iniciais para testar essa configuração:
- Até 10 metros entre a base e rover, você pode fazer com 2x Kits básicos para iniciantes.As antenas GNSS incluídas no kit possuem cabos de 5 metros. Além disso, você pode estender essa distância para até 20 metros (10 metros de cada lado) adicionando nosso cabos RF de baixa perda.
- Até algumas centenas de metros, 1x Kit de alcance médio (MR). Este kit permite apenas um rover para cada estação base.
- Até alguns quilômetros, 1x Kit Longo Alcance (LR) com multirover capacidade.
- Até 50 quilômetros, 1x Alcance extra longo (XLR) kit também com multirover capacidade.
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MR, LR e XLR radio links precisam de linha de visão RF entre a base e rover para poder trabalhar. Dê uma olhada em nosso post sobre linha de visão visual vs linha de visão RF para entender este conceito.
Se você tiver problemas para garantir a linha de visão entre a base e o rovers, verifique este artigo: Recurso desbloqueado: use seu LR/XLR radio como repetidor. Mas você verá que também os repetidores têm algumas limitações, ou se você precisar de múltiplas estações base, este tipo de radio a tecnologia não é para você. Neste caso, ou se você tiver acesso IP disponível tanto na base quanto na rover locais (internet ou rede local), as correções RTK também podem ser enviadas por comunicação IP.
Através de uma rede IP
Em muitas ocasiões, uma rede IP está disponível (WiFi, Ethernet, 4G). Para estes casos, foi desenvolvido um protocolo de distribuição de correções RTK, denominado NTRIP (Transporte em Rede de RTCM via Protocolo de Internet). Veremos isso com mais detalhes na próxima seção.
O que é o NTRIP?
- NTRIP caster. É um servidor que coleta correções RTK de uma ou várias estações base e as distribui entre Rovers.
- NTRIP servidor. É uma única estação base RTK física. Sua função é enviar correções RTK para um NTRIP Caster, De modo a Caster pode distribuí-los para outros clientes. Em redes com apenas uma estação base, é bastante comum ter uma NTRIP servidor+caster junto. Neste caso apenas o caster função está configurada.
- NTRIP cliente. Um receptor RTK que deseja receber correções RTK. RTC Rovers são NTRIP clientes.
Nossa simpleRTK2B as placas não possuem interfaces IP (ethernet, wifi, etc) e não entendem NTRIP protocolo. Eles precisam de alguém de fora para converter de NTRIP para RTCM e vice-versa. Por este motivo desenvolvemos uma série de acessórios que permitem NTRIP em nossos quadros:
- Bluetooth: conecte seu simpleRTK2B placa para o seu telefone móvel via bluetooth. Seu telefone agora pode atuar como NTRIP cliente (mas também como servidor ou caster).
- Wi-fi: com uma rede Wi-Fi disponível na sua área, conecte o WiFi NTRIP Master Domine o acessório e use sua prancha como NTRIP cliente (mas também como servidor ou mesmo servidor+caster).
- 4G NTRIP Cliente: deixe sua simpleRTK2B conselho se tornar um NTRIP cliente em qualquer lugar onde haja cobertura de celular.
Alternativamente, você também pode conectar seu simpleRTK2B placa para um PC ou celular via USB e utilize um aplicativo no seu PC ou celular para fazer essa conversão. Confira nosso tutorial para aprender como se conectar a um NTRIP caster. serviços de correção RTK
Esperamos que isso tenha ajudado você a entender melhor o que fazemos e o que você precisa para começar a usar o RTK. Se você quiser ler mais, talvez esteja interessado em conferir nosso tutoriais. Se não encontrou o que procurava e ainda tem alguma dúvida, não hesite em entre em contato conosco, sempre respondemos!
