IMPLEMENTACIÓN DEL SERVIDOR CASTER DEL IGM, PARA LA DISTRIBUCIÓN DEL STREAM DE CORRECCIONES DIFERENCIALES GNSS EN TIEMPO REAL, A TRAVÉS DEL PROTOCOLO NTRIP
Las técnicas de posicionamiento global, por medio de satélites GNSS, han evolucionado de manera efectiva, a tal punto que en la actualidad, ya no es mandatorio ejecutar post-proceso en gabinete, para obtener puntos con coordenadas enlazadas al marco geocéntrico de referencia oficial, bajo un nivel de precisión aceptable (submétrica y centimétrica).
En Ecuador, la REGME materializa la densificación del ITRF y constituye la principal plataforma de georreferencia oficial, a nivel nacional; es decir, que todas la actividades técnicas / científicas que se encuentren enlazadas a la REGME, permiten obtener productos y resultados de alta precisión.
El acrónimo REGME, proviene de Red GNSS de Monitoreo Continuo del Ecuador. Tal como se manifiesta, son estaciones permanentes y de operación continua que generan información de satélites GNSS (24h/7d/365y), para ejecutar la corrección de diferencial DGPS, bajo técnicas de post-proceso y principalmente las relacionadas en Tiempo Real, a través del protocolo NTRIP.
NTRIP es el acrónimo de Networked Transport of RTCM vía Internet Protocol, fue desarrollado por la Agencia Alemana de Cartografía y Geodesia BKG 2004, y consiste en la transmisión de correcciones diferenciales DGPS o RTK en formato estándar RTCM, a través del protocolo de transferencia de hipertexto (HTTP), los cuales son generados en una estación de referencia CORS y distribuidos a los usuarios a través de Internet. Adaptado de: Networked Transport of RTCM. El desarrollo de esta técnica estuvo marcada por dos cuestiones fundamentales: por una parte, existían una multitud de formatos de transmisión RTK a tal punto que cada fabricante tenía el suyo propio, hecho que generó la necesidad de crear un estándar; y por la otra, presentar una alternativa eficiente y económica frente a los servicios de corrección en tiempo real tradicionales provistos a través de transmisiones de radio UHF, VHF, etc. Es sabido que las señales de radio se degradan fácilmente en zonas donde la topografía del terreno es muy ondulada o montañosa o ante la presencia de otro tipo de obstrucciones naturales o artificiales, además cuanto más largo es el enlace a través de radios, mayor es el costo de los equipos.
NTRIP constituye la capa de transporte y los datos transmitidos están en el formato RTCM, generalmente en versiones 2.3 y 3.0. Ambas contienen dentro de sus mensajes todos observables GPS y GLONASS, definición y tipo de antena, coordenadas de la estación de referencia enlazadas al sistema de referencia oficial a nivel nacional, correcciones de código y fase y, en el caso de la versión 3.0, transmite adicionalmente un mensaje de solución de red, conformado por las correcciones diferenciales de varias estaciones permanentes, lo cual aumenta la consistencia y calidad de las soluciones de posicionamiento en tiempo real. Adaptado de: Networked Transport of RTCM.
NTRIP consta de cuatro componentes principales:
SOURCE.- Se considera a la fuente generadora de las medidas de GNSS es decir la estación de referencia.
Las Estaciones GNSS Permanentes que conforman la REGME son las encargadas de generar las correcciones (data stream) en el protocolo estándar RTCM (y formato original del fabricante). La versión de RTCM que generan actualmente las estaciones REGME es la 2.3 y la 3.0 dependiendo del receptor.
Estos data stream, permiten corregir errores debidos a la propagación por la ionosfera y la tropósfera, errores en la posición del satélite y errores producidos por problemas en el reloj del satélite. Las correcciones se generan en función de la coordenada de cada una de las estaciones permanentes.
Posterior al terremoto de Pedernales, se generó una actualización del Marco de Referencia Post-sísmico, SIRGAS – Ecuador , época 2016.4, ITRF 2008. Fuente: IGM-GCG-G-2017-05-12-INF.005. Las coordenadas de las estaciones REGME se encuentran referidas a esta realización, por tal razón, todas la actividades técnicas / científicas que se encuentren enlazadas al Caster REGME NTRIP, permiten obtener productos y resultados de alta precisión bajo técnicas de posicionamiento en tiempo real.
- NTRIP SERVER.- Actúa como intermediario en la trasmisión de los data stream, entre la fuente (estación GNSS REGME), hacia el Servidor Caster.
- NTRIP CASTER.- Las correcciones que generan las Estaciones GNSS REGME, se envían a través de Internet a un servidor denominado NTRIP Caster. Su principal función, es la difusión de las correcciones GNSS a los usuarios finales, así mismo, es el responsable del monitoreo de la calidad e integridad de los datos recibidos y autentificación de los usuarios con su respectivo usuario y contraseña, para ello es mandatorio tener una conexión a internet constante e ininterrumpida.
- NTRIP CLIENTE.- Los usuarios que deseen recibir los stream de correcciones en tiempo real, deberán acceder al Caster NTRIP a través de Internet, uso de cifrado y contraseñas. De este modo, el usuario podrá hacer uso del servicio a través de dispositivos externos, como por ejemplo computadoras, Notebooks, PDAs, o celulares (GPRS, GSM, 3G). Estos dispositivos serán los encargados de recibir las correcciones enviadas desde el Caster NTRIP, y luego enviar las mismas a los receptores GPS/GNSS (mediante cables o conexiones Bluetooth) para poder corregir la posición en tiempo real. Adaptado de: https://igs.bkg.bund.de/root_ftp/NTRIP/documentation/NtripPaper.pdf
Las estaciones GNSS permanentes que conforman la REGME, son totalmente compatibles con la técnica de posicionamiento en tiempo real, y están listas para generar los stream de correcciones diferenciales a través del protocolo NTRIP.
En la actualidad, no es mandatorio ejecutar post-proceso en gabinete, para obtener puntos con coordenadas enlazadas al marco geocéntrico de referencia oficial, bajo un nivel de precisión aceptable (submétrica y centimétrica); sin duda esto se resuelve con el uso de técnicas de posicionamiento en tiempo real, principalmente NTRIP.
Los stream de corrección diferencial de las estaciones REGME, pueden ser configurados bajo el estándar RTCM versión 2.3 y 3.0; y adicionalmente de los stream originales de cada estación GNSS.
La técnica NTRIP, permitirá reducir costos operativos en las actividades de campo, incrementando la producción, debido principalmente a que no es necesario ejecutar las actividades de post-proceso, que generalmente son un cuello de botella y derivan en retrasos para la entrega de resultados. El software Caster permite la distribución del stream de correcciones diferenciales GNSS en tiempo real, a través del protocolo NTRIP, hacia un número de usuarios que se pueden manejar a nivel nacional.
Referencias:
- Cisneros D. (2018). Implementación del servidor caster experimental del IGM, para la distribución del stream de correcciones diferenciales GNSS en tiempo real, a través del protocolo NTRIP. Informe técnico, IGM, Proceso de Geodesia.
- Weber G, et al. (2005). Networked Transport of RTCM via Internet Protocol (Ntrip) – IP-Streaming for Real-Time GNSS Applications. ION GNSS 18th International Technical Meeting of the Satellite Division, 13-16 September 2005, Long Beach, CA.
- Weber, G., Gebard, H., Dettmering, D. (2005). Networked Transport of RTCM via Internet Protocol (NTRIP)”, in: “A Window on the Future of Geodesy”, Proceedings of the International Association of Geodesy. IAG General Assembly, Sapporo, Japan June 30 - July 11, 2003 Series: International Association of Geodesy Symposia, Vol. 128, Sanso, F. (Ed.).
- Dettmering, D.; Weber, G. (2004) “The EUREF-IP Ntrip Broadcaster: Real-time GNSS data for Europe”, Proceedings of the IGS2004 Workshop, Astronimical Institute University of Bern, Switzerland, March 1-5.
- Radio Technical Commission for Maritime Services, “RTCM Recommended Standards for Networked Transport of RTCM via Internet Protocol (Ntrip), Version 1.0”, RTCM Paper 200-2004/SC104-STD
- SIRGAS. (2017). Taller sobre Posicionamiento GNSS en Tiempo Real. Recuperado desde: http://www.sirgas.org/fileadmin/docs/Boletines/Bol22/01-TallerSIRGAS-RT%20INTRODUCCION.pdf
- Zabala M. (2018). Implementación del caster experimental para la distribución de medidas de GPS en tiempo real a través de NTRIP, Congreso de Ciencia y Tecnología ESPE, Volumen 13, 117 - 120.
Páginas Web:
- EUREF-IP Real-Time GNSS Pilot Project, http://www.epncb.oma.be/euref_IP
- Ntrip Broadcasters, http://www.rtcm-ntrip.org/home
- Ntrip Webpage, http://igs.ifag.de/index_ntrip.htm