Tu carrito está vacío
La tecnología GNSS Trimble® ProPoint®, integrada en una variedad de receptores GNSS de Trimble, brinda un rendimiento excepcional bajo condiciones de observación GNSS desafiantes. Este sistema incorpora una gestión innovadora de mediciones que se beneficia de los avances más recientes en la fusión de sensores GNSS y unidades de medición inercial. Te invitamos a profundizar en el siguiente documento técnico para conocer más acerca de esta tecnología líder en la industria.
En 1992, Trimble introdujo al mundo el primer receptor comercial GPS (Global Positioning System) capaz de realizar posicionamiento cinemático en tiempo real (RTK) alcanzando precisiones centimétricas. Aunque este sistema de primera generación requería que el usuario posicionara el rover en un lugar conocido para inicializarlo, marcó un hito revolucionario en el contexto geoespacial, permitiendo la ejecución de representaciones topográficas, levantamientos as-built y replanteos topográficos en tiempo real.
Las aplicaciones subsecuentes, como el control de maquinaria en construcción y la agricultura, impulsaron el desarrollo de motores de posicionamiento que han logrado ofrecer inicializaciones rápidas incluso en movimiento (on-the-fly), altas tasas de actualización y posiciones de baja latencia. Este documento técnico ofrece una visión general sobre la tecnología GNSS Trimble ProPoint, la quinta generación de motores de posicionamiento de precisión RTK/RTX, diseñado para proporcionar posición y orientación precisas mediante la fusión de señales GNSS, servicios de corrección globales y datos de medición de diversos sensores.
⇲ Soporte para las últimas constelaciones y frecuencias
El segmento espacial del Sistema Global de Navegación por Satélite (GNSS) se encuentra en constante modernización con nuevas generaciones de satélites. Estas nuevas señales, si bien mejoran el rendimiento de los equipos de los usuarios, representan un desafío para los fabricantes de receptores al tener que adaptarse a los cambios en la estructura de transmisión de dichas señales. Los receptores Trimble equipados con la tecnología Trimble Maxwell™ 7 y ProPoint están preparados para aprovechar todas las señales GNSS actuales transmitidas en todas las frecuencias. Estas incluyen:
La tecnología ProPoint es capaz de utilizar todas las entradas de señal disponibles, siempre que un receptor base RTK esté transmitiendo correcciones para las mismas señales. Esto ha resultado en una solución más flexible y precisa en entornos GNSS desafiantes. Además, la tecnología ProPoint permite una gestión flexible de las señales, lo que ayuda a mitigar los efectos de la degradación de la señal y proporciona una operación agnóstica respecto a las constelaciones GNSS. Por ejemplo, cuando frecuencias y constelaciones individuales son interferidas o bloqueadas, el receptor continúa proporcionando posicionamiento utilizando las mediciones disponibles.
⇲ Integración de datos IMU con tecnologías RTK y RTX
El motor de posicionamiento ProPoint ha sido diseñado desde cero teniendo en consideración la navegación inercial y la fusión de sensores. Las mediciones GNSS brutas, junto con los datos inerciales del giroscopio y el acelerómetro, se combinan en una única solución de posición y orientación. La unidad de medición inercial (IMU) en la mayoría de los productos es un diseño interno construido en la misma placa del receptor GNSS. Esta integración estrecha proporciona una solución robusta que maximiza los beneficios de GNSS e INS.
⇲ Amplio filtrado de señales y modelamiento preciso de errores GNSS
Gracias a los avances en el espectro de señales GNSS y la tecnología de computación móvil de bajo consumo, ProPoint fue diseñado bajo un enfoque que mejora el filtrado de señales de datos. Al combinar todas las mediciones en un solo filtro y estimar simultáneamente las ambigüedades enteras de la portadora con un conjunto ampliado de estados de filtrado, se logra una solución óptima. Aunque es más intensivo en términos computacionales, este enfoque ofrece un uso más flexible de todas las señales GNSS disponibles.
El resultado de este nuevo enfoque en el filtrado de señales es el que permite el uso de cualquiera o todas las señales disponibles en la solución de posición RTK, ya que la variedad de métodos tradicionales basados en combinaciones de señales se han vuelto redundantes. Aunque los datos de doble frecuencia son necesarios para mitigar los efectos atmosféricos en las señales GNSS en el posicionamiento RTK, la tecnología de filtrado mejorada significa que el procesador puede usar cualquiera o incluso todas las señales, incluyendo señales individuales en ambientes de rastreo complejos, generando una solución óptima.
⇲ Modelos dinámicos adaptados a la aplicación
Trimble ProPoint permite a los usuarios seleccionar un modelo dinámico según lo que mejor se adapte a su aplicación. A partir de datos recopilados en diversas aplicaciones, se han creado modelos que se utilizan como entrada para el motor de posicionamiento.
⇲ Técnicas de estimación robustas para la detección de valores atípicos
ProPoint identifica dentro de los datos de entrada recibidos cualquier medición que no coincida con un modelo estocástico. Para cada medición que no coincida con su modelo estocástico, el motor rechazará la medición, ajustará el modelo estocástico asignado a la medición o corregirá la medición. Este método generalmente permite proporcionar una estimación de posición precisa incluso en presencia de mediciones que contienen uno o más valores atípicos.
⇲ Modos de posicionamiento
ProPoint admite una variedad de modos de posicionamiento, tanto GNSS de forma individual como la combinación GNSS/INS. Estos incluyen lo siguiente:
Dependiendo de la disponibilidad de correcciones diferenciales, el motor cambiará de manera fluida entre los modos de posicionamiento para proporcionar una posición ininterrumpida.
⇲ RTK xFill Integrado
Durante períodos de falta de señal de radio, es decir, cuando el mensaje de corrección de la estación de referencia no está disponible para calcular la línea base RTK, o cuando tampoco hay acceso a correcciones proporcionadas por una red RTK tipo VRS (Virtual Reference Station), el servicio de corrección Trimble xFill® proporciona la tecnología que permite que el posicionamiento continúe durante breves períodos de tiempo con una precisión de centímetros. Esto no solo elimina las interrupciones en el posicionamiento, sino que también permite una breve incursión en un área exenta de la señal de radio de la estación de referencia, pero que aún es visible para las constelaciones GNSS. Para lograr el posicionamiento centimétrico GNSS en estas condiciones, Trimble xFill proporciona un flujo de corrección especializado transmitido por satélite en la banda L que es generado empleando la tecnología Trimble Real-time eXtended (Trimble RTX®).
La tecnología Trimble xFill es capaz de producir posiciones RTK con niveles de precisión similares al posicionamiento RTK diferencial tradicional, dado que mitiga las mismas fuentes de errores. Los errores del reloj satelital, la órbita y el sesgo de las mediciones que se cancelan mediante la diferenciación en el procesamiento RTK estándar se modelan y transmiten como parte del flujo de corrección Trimble RTX.
Estos efectos se convierten en cantidades conocidas y en consecuencia pueden ser considerados al procesar las mediciones del receptor móvil. Los errores atmosféricos se manejan mediante algoritmos desarrollados específicamente para el sistema Trimble RTX, reduciendo los efectos residuales a un nivel aceptable para aplicaciones de posicionamiento GNSS de alta precisión. Como resultado, el procesamiento de datos Trimble RTX en general proporciona un modelado de los errores residuales en las observaciones satelitales que resulta ser comparable con lo conseguido en modalidad RTK.
⇲ Optimización del Procesamiento GNSS en Plataformas Modernas
A medida que aumenta el número de señales GNSS, también aumenta la potencia del procesamiento cómputo requerido para procesar todas las observaciones mediciones. Para abordar este desafío, Trimble ha lanzado receptores con procesadores mejorados y el reciente Circuito Integrado Específico de Aplicación (ASIC) GNSS Trimble Maxwell 7. Esto permite entregar posiciones a los sistemas de control con una mínima latencia y, al mismo tiempo, reducir el consumo total de energía.
Dentro de las ventajas de incluir el motor de posicionamiento ProPoint en diversas aplicaciones nos encontramos con factores clave como la precisión, la disponibilidad y la integridad.
Muchos sistemas de posicionamiento pueden proporcionar algunas de estas características, pero Trimble ProPoint entrega la posición y orientación necesarias para que su proyecto sea verdaderamente exitoso. En pruebas de comparación directa con el motor RTK/RTX de la generación previa en entornos GNSS desafiantes como áreas cercanas a árboles y edificaciones, el motor Trimble ProPoint tuvo un rendimientoal menos un 30% mejor en una variedad de factores, incluyendo el tiempo para alcanzar niveles de precisión centimétrica, precisión en el posicionamiento y confiabilidad de las mediciones.
⇲ Precisión
Las aplicaciones de guiado y control a cielo abierto han estado aprovechando la precisión centimétrica del RTK durante más de 20 años. Desafortunadamente, en el mundo real, la mayoría de las aplicaciones autónomas operan en entornos desafiantes donde la línea de visión satelital puede verse afectada. Árboles, edificios, puentes y otros obstáculos bloquean y reflejan las señales entrantes. ProPoint, se caracteriza por una gestión flexible de señales y un enfoque filtrado único optimizado, ofreciendo resultados de precisión a nivel centimétrico bajo el dosel de los árboles, mientras que en el pasado se lograban, en el mejor de los casos, precisiones a nivel decimétrico. Para aplicaciones donde la mayor parte del cielo presenta obstrucciones, la integración de mediciones de IMU en el motor de posicionamiento ofrece la mejor solución. Trimble ProPoint integra estrechamente las mediciones de GNSS e IMU disponibles, ofreciendo precisión centimétrica y orientación durante estos eventos.
La latencia de los resultados computados también es un factor importante en el control de vehículos autónomos. Una posición puede ser muy precisa pero si esta se retrasa, entonces tiene poco valor para el rendimiento y la seguridad del sistema. Trimble ProPoint produce posiciones y orientaciones con una latencia menor a 20 milisegundos a una tasa de actualización de hasta 100 Hz.
⇲ Disponibilidad
Trimble siempre ha tenido el objetivo de entregar precisión centimétrica para todos, y en cualquier lugar. Permitir que nuestros clientes operen en entornos más difíciles expande la variedad de aplicaciones potenciales y ofrece un mejor retorno de la inversión para el usuario final de la tecnología.
ProPoint en modos GNSS o GNSS/INS entrega precisión centimétrica en entornos de vegetación densa y entornos urbanos con edificaciones de gran altura, donde los motores de posicionamiento clásicos tendrían dificultades considerables. Tanto los vehículos dentro de la vía como fuera de ella, operando cerca de edificios o bajo puentes, continúan logrando cerca del 100% de disponibilidad en posicionamiento y orientación.
Los usuarios en modo RTK se benefician de la tecnología xFill integrada al permitir la operación continua cuando se pierde la fuente de corrección. Esto aumenta la disponibilidad sobre lo que pueden lograr los usuarios de RTK que no están aprovechando la tecnología de Posicionamiento Preciso Punto (PPP) para compensar la pérdida de correcciones de la base local.
⇲ Integridad
Proporcionar estimaciones de precisión de alta calidad es crítico para el control a nivel centimétrico de máquinas autónomas. Las aplicaciones dependen de estos indicadores horizontales y verticales para saber cuándo confiar en la información de posición y orientación. Una estimación incorrecta puede resultar en daños al producto final, los equipos o, en el peor de los casos, al personal.
Se han realizado pruebas considerables de ProPoint en una variedad de entornos alrededor del mundo, las cuales han resultado en estimaciones que reflejan la calidad en la determinación de la precisión, beneficiándose de modelos de ruido mejorados y la capacidad de adaptar estos modelos a cualquier entorno.
Al evaluar las capacidades de ProPoint, para el equipo de Trimble fue esencial realizar pruebas de campo que se aproximen estrechamente a los tipos de desafíos de terreno que día a día identifican los clientes. Con este fin, Trimble llevó a cabo una extensa campaña de pruebas, empleando diferentes tipos de prueba alrededor del mundo, cada uno comprendiendo diferentes entornos caracterizados por obstáculos comunes para GNSS como árboles y edificios. A continuación se presentan ejemplos de pruebas RTK GNSS y GNSS/INS llevadas a cabo para comparar el motor de posicionamiento de la generación anterior con el nuevo motor de posicionamiento Trimble ProPoint obteniéndose resultados similares en modos RTX.
⇲ Rendimiento GNSS
El motor de posicionamiento Trimble ProPoint proporciona un rendimiento GNSS superior en entornos hostiles. Al observar los datos RTK de una línea de base de 19 km habiendo ubicado el rover en un entorno suburbano (a 5 m de un edificio de 2 pisos con árboles en las cercanías) se observa una mejora tanto en la magnitud de los errores de posición como en la estimación de los errores de posición. En cada conjunto de gráficos, el eje superior indica el error de posición horizontal mientras que el eje inferior indica el error de posición vertical.
Las líneas azules indican el error de posición a partir del punto topográfico conocido. ProPoint produce una solución más precisa y exacta que el motor RTK de la generación anterior.
Las líneas rojas y naranjas indican las estimaciones de error de 1-sigma, 2-sigma y 3-sigma emitidas por el receptor en tiempo real. Se puede apreciar que estas han mejorado drásticamente con ProPoint, estimando en mejor medida el error de posición real en estas condiciones desfavorables. Las estimaciones de error también son menos erráticas. Esto ayudará a los usuarios a evaluar mejor, y en tiempo real, si la solución de posición cumple con sus requisitos de precisión.
Motor de posicionamiento Trimble ProPoint
⇲ Rendimiento GNSS/INS
Los siguientes resultados provienen de un análisis de un recorrido de 13 km en un entorno suburbano con el sistema funcionando en modo GNSS/INS (RTK), el cual comienza cerca de la estación base y se extiende hasta aproximadamente 9 km de distancia de dicha estación. Se observa una mejora significativa en las elipses de error (al 95%) de la posición horizontal, mostrada en azul para ProPoint. Esto representa la diferencia entre las posiciones GNSS/INS en tiempo real y una trayectoria de alta precisión obtenida en post-proceso utilizando un sistema Applanix POSLV (sistema IMU de alta gama).
Se observan mejoras similares en el rendimiento vertical. Al mirar la Función de Distribución Acumulada, el gráfico del error en la componente de altura muestra mejoras evidentes. con el motor GNSS/INS de la generación anterior, el 95% de las mediciones de altura se encontraban dentro de un margen de 78 mm respecto al valor real, ahora con el motor ProPoint, el 95% de las se encontraban dentro de un margen de 23 mm respecto al valor real.
El motor Trimble ProPoint es una inversión para el futuro, preparado para fusionar mediciones GNSS actuales y futuras con datos inerciales y de sensores para ofrecer un rendimiento premium en los entornos más difíciles. Si la precisión, disponibilidad e integridad son requisitos clave para tu aplicación, entonces ProPoint es la elección ideal.
