Datos del producto

Nombre del producto:	Estudio comparativo sobre la precisión de los GPS’s tipo "cucaracha"
Fabricantes:	Fortuna, Royaltek y Qstarz
Modelos Testados:	Clip-On, RBT-2001/2010, RBT-2110, Q-810 y Q-818
Precio:	Tésis gratuita para todos los lectores de PCDemano
Venta online:	Gratuita
Comentarios:	En el FORO

INTRODUCCIÓN

Como os prometí en el hilo titulado Royaktek RBT-2001-2010-2110 vs. Qstarz BT-Q810 y Q818, os traigo la última comparativa entre los mejores GPS’s del momento y alguno más del "pasado". Durante la última semana he estado trabajando duro para traeros este exhaustivo estudio, casi una tesina me atrevería a decir, respecto a una de las características más buscadas en los GPS’s; "PRECISIÓN".

Ya os adelanto que esta revisión/estudio es bastante "espesa", llena de innumerables datos, porcentajes, números, gráficos, etc. que he ido recopilando y haciendo con todo el cariño del mundo. He invertido en este reportaje más de tres veces del tiempo habitual para una revisión tipo de las mías, y creedme cuando os digo que es mucho, muchísimo tiempo y mucho, muchísimo exfuerzo, pero lo he hecho con mucha, muchísima ilusión y con la idea en la cabeza de que a muchos de vosotros os gustará leerlo.

Espero que dicho exfuerzo haya valido la pena y os gusten los resultados aquí mostrados, y se abra un gran debate sobre la calidad de estos cacharritos que tanto nos apasionan a todos nosotros.

TOMA DE DATOS

El martes día 27 de febrero nos desplazamos al vértice geodésico de La Cera, sito en el término municipal de Wamba, localidad circunscrita a la provincia de Valladolid. En principio elegimos este vértice porque hay un fácil acceso a el, ya que se encuentra al borde de una carretera y a demás se halla a pocos kilómetros de la capital. Una vez allí, desplegamos todo nuestro arsenal con la única intención de tomar un log de sentencias nmea de los cinco GPS’s que entrarían a formar parte del estudio. La idea es comparar estos cinco aparatos de la manera más justa posible, por lo que las condiciones deberían ser las mismas para los cinco aparatos.

Así, gracias a la inestimable ayuda del Franson GPSGate en su versión PC, conectamos los cinco GPS’s al PC, y de forma simultanea guardamos cinco logs NMEA correspondientes a cada uno de los receptores. Para que quede clara la metodología y no haya lugar a sospechas, seguimos escrupulosamente los siguientes pasos:

POST-PROCESO DE LOS DATOS

Una vez con los cinco logs en oficina, pasamos a realizar los primeros análisis de los datos. Para ello, nos valemos de nuestras herramientas de post-proceso automatizadas, el VisualGPS y el SA-Watch. Ambas admiten apertura de ficheros NMEA-Log, por lo que este paso resulta bastante trivial. En poco tiempo tenemos ya en pantalla los primeros datos.

Para ahondar aún más en los detalles de los datos obtenidos, realizamos la apertura de los Logs desde Compe, y desde allí exportamos la lista de puntos y alturas hacia una hoja de cálculo, que nos permitirá realizar otra serie de cálculos no tenidos en cuenta en los dos programas anteriores.

Posteriormente, realizamos la recopilación de los mismos y los plasmamos todos juntitos, una manera mucho más sencilla de alcanzar las primeras conclusiones.

SENSIBILIDAD

Como ya hemos dicho, en este estudio no vamos a tener en cuenta la sensibilidad de los receptores, pero como es un dato del cual disponemos, al menos comentar que en todos los aparatos, la sensibilidad de los mismos ha sido alta/muy alta. Los dos Royaltek mantuvieron visibles y fijados 9 satélites en todo momento, mientras que los dos Qstarz estuvieron jugueteando entre 8 y 9 satélites fijados. Sin embargo, y como era de esperar, el Fortuna Clip-On, basado en el ya algo desfasado chip SirfII y fijado en modo ST, tuvo oscilaciones entre 6 satélites (de mínima) y 9 (de máxima), resultando un SVs Tracking medio de 8’68 satélites, lo que le hace situarse en el peor lugar de los cinco, algo que no nos llama para nada la atención. Por tanto, los resultados de esta prueba no resultan llamativos, ya que el cielo se encontraba TOTALMENTE DESPEJADO, y no había ningún obstáculo que pudiera impedir la buena recepción de los cinco receptores, con lo que cuadraba con lo esperado. Hasta aquí, ninguna sorpresa.

PRIMEROS RESULTADOS – ALTURAS

Siempre que hemos hablado de la precisión de los GPS’s, nos hemos centrado en coordenadas x/y (latitud, longitud), pero pocas veces le hemos dado importancia o hemos tratado las alturas. He creído justo empezar a analizar los datos obtenidos en nuestro experimento por este aspecto tan poco "trillado" a lo largo de nuestras pruebas.

Todos sabemos, o al menos intuimos, que la altura o cálculo del valor del eje "z" es el más difícil de realizar teniendo en cuenta la tecnología usada por estos aparatos. Para obtener un buen cálculo de altura necesitamos tener fijados al menos 4 satélites, y cuantos más tengamos fijados, más precisión alcanzará este valor. Sobre todo, tendremos un aumento espectacular de precisión cuantos más satélites fijados tengamos cerca del horizonte.

Sin embargo, hasta hoy todo habían sido especulaciones. Sabíamos que las alturas no las daban demasiado exactas, pero… ¿hasta cuanto?. En cuanto empecé a analizar los primeros datos, más contrariado me encontraba… Vamos a verlos:

En este gráfico nos podemos hacer una idea de que GPS’s dan mejor altura. Antes de sacar las conclusiones vamos a explicar el gráfico adjunto. Tenemos cinco columnas, cada una identificada con el nombre del GPS de cuyos datos hace mención cada una. Dentro de cada columna nos encontramos con cuatro marcas identificadas por sus respectivos cuatro colores. Las marcas verdes hacen mención a la altura obtenida por una fórmula de media aritmética de los valores recibidos por dicho receptor. Las marcas azules se refieren a la altura obtenida respecto a la fórmula de mínimos cuadrados. La moradilla se refiere a la altura mínima obtenida por el receptor, y la marroncilla a la altura máxima recibida. La línea marron horizontal denota la altura real del vértice de La Cera, y por tanto, las marcas más cercanas a dicha línea marrón serán las más correctas.

También quiero hacer otro inciso. La altura del vértice de La Cera, según su reseña oficial, es de 845,7 metros, pero estos se miden desde la base del mismo. Nosotros las pruebas las hemos realizado desde lo alto del poste, por lo que hemos incrementado la altura de 845,7 metros en 1,5 metros, que corresponden a la altura de dicho poste, y así adecuarla a la realidad de nuestras pruebas. A demás, los GPS’s Fortuna Clip-On y Royaltek RBT-2001 que dan su altura en base al elipsoide, las hemos transformado a alturas geoidales a través del modelo geoidal IGG2005 , el cual denota un desfase entre geoide y elipsoide de 54,15 metros para dichas coordenadas, valor que hemos restado a los obtenidos por sendos aparatos. Los datos numéricos de este análisis los podéis ver una página más adelante cuando hablemos de los valores obtenidos en x/y.

Con estas premisas en mente, podemos pasar a ver los primeros datos. Estos no sorprenden, ya que nos indican que el Fortuna no es demasiado bueno en alturas que digamos. Su valor medio nos dispara la altura a 13,28m por encima de la real, con unos límites que oscilan entre los -9,55m. hasta los +31,05. Osea, no sólo el valor medio está muy alejado de la realidad, sino que a demás los valores obtenidos han sido muy variables. El valor obtenido por la fórmula de mínimos cuadrados aún obtiene peor resultado que la media aritmética, disparándose hasta los 22’41m alejado de la altura real.

Sin embargo, el segundo resultado ya resulta mucho más curioso y sobre todo muy llamativo. Se trata del ya bastante trilladito Royaltek RBT-2001. En esta ocasión el valor promedio obtenido se diferencia en tan sólo 34 centímetros del real de dicho vértice. A demás, los límites mínimo y máximo se quedan a tan sólo -1,15m y +1,75m. respectivamente. Es decir, de todas las muestras obtenidas por este GPS, la altura se mantuvo en un margen de unos escasos 3 metros.

En el tercer recuadro podemos ver los valores obtenidos por el hermano mayor del anterior. Sorprende desagradablemente la diferencia (a peor) respecto a su hermano pequeño. En este caso, el valor medio se nos aleja a 11,04m. respecto a la altura real, fijándose sus límites entre los +7,48m y los +12,9m. Dicho de otra manera, el momento que más se acercó a la altura correcta del vértice, se encontraba a 7,48m de la realidad. Sin duda me hace plantearme si realmente el fallo está en el receptor o en el modelo geoidal que tenga implementado el GPS. Si la matriz que incorpora el receptor es muy basta, es probable que en este vértice haya dado muy mal la altura, pero quizá en otro vértice la de mejor. No en vano, en el campo número 11 de las sentencias NMEA del tipo GPGGA destinado a la distancia geoidal, estos aparatos devuelven un 51,6m., siendo en el del modelo IGG2005 los ya comentados 54,15m. Esto sin duda me hace replantearme si es mejor que el GPS de la altura en base al elipsoide, dejando al usuario que calcule por sus métodos la altura geoidal como hemos realizado con el fortuna o el otro royaltek, o si es mejor que intente hacer un cálculo por sus propios medios de la altura geoidal, a pesar de que pueda dar alturas erróneas deribadas de dicha conversión, como podría ser este el caso. Aún así, los 5,41m. que separan los límites mínimos y máximos obtenidos por este receptor lo hacen merecedor de un gran suspenso en este aspecto, siendo muchísimo peor que su hermano pequeño.

Los dos últimos recuadros nos llevan al análisis de los dos Qstarz. Curiósamente y siguiendo el mal ejemplo de los Royaltek, el Qstarz Q810, hermano pequeño, calcula mejor la altura que el Qstarz Q818. Está claro que tanto una marca como la otra han empeorado en sus nuevas revisiones de aparatos en lo que a cálculo de altura se refiere.

Centrándonos en el primero, el Q-810 se lleva la medalla de oro en el cálculo de alturas promedio. Basándonos en la fórmula de media aritmética, el 818 se situó a tan sólo 22 centímetros de la altura real del vértice, sin embargo sus límites son algo peores que el Royaltek 2001, oscilando entre los -2,01m y los +4,06m, con lo que obtenemos un rango de 6,07m, más del doble del obtenido por el RBT-2001, que recordamos que tan sólo fue de 3m.

Respecto al segundo, el Q-818, sus resultados pasan sin pena ni gloria. No es ni el peor, ni mucho menos el mejor. Sus discretos 6,48m. de distancia respecto a la altura real usando la media aritmética lo sitúan en tercera posición a mucha, muchísima distancia, de su hermano pequeño. Sin embargo, y curiosamente, es el aparato más estable de los cinco, ya que sus límites se situaron entre los -7,1m y los -5,18m, dando como resultado un rango de tan sólo 1,92m. entre sus extremos. Por tanto, podemos decir que el Q-818 es el que da las alturas más estables de los cinco, aunque estas esten un tanto alejadas de la realidad. ¿Quizá sea un problema también de la matriz geoidal que lleve incorporada?. No obstante, con estos datos, lo hacen sin duda el ideal a la hora de trazar un perfil de una ruta.

Resumiendo lo visto hasta ahora, podemos destacar que el Qstarz-810 fue el que más se acercó a la altura real en base a la media aritmética de los valores obtenidos por este. Que el Royaltek 2001 es el que más se acercó de forma más frecuente a la altura real, y que el Q-818 fue el que más estable se mostró respecto a los valores obtenidos por este, aunque estuvieran un tanto alejados de la realidad.

Sin embargo, estos son valores promedio… ¿qué porcentaje de acierto tendrían los GPS’s si sólo se tomara un punto de muestra?. Si en vez de estar 20 minutos tomando valores estamos sólo 1 segundo, ¿qué porcentaje de acierto obtendríamos respecto al eje "z"?. Veámoslo en un gráfico:

Con este gráfico resumimos finalmente los resultados de los cinco aparatos. Empezando por la esquina superior izquierda, vemos que el RBT-2110 en ningún momento tuvo un error menor a dos metros, y por tanto la probabilidad de obtener un punto de altura cercano a la realidad es del 0%. Dicho de otra manera, el 100% de los puntos obtenidos por este aparato dieron como resultado un valor con un error por encima de los 2 metros.

Para calmar el mal resultado del hermano mayor, el RBT-2001 nos situa justo en el otro extremo. La probabilidad de obtener una altura con un error por debajo a 1 metro con sólo un punto por este receptor es de un increíble 74,53%, de conseguir un valor con un error de entre 1 y 2 metros es de 25,13% y de obtener un punto con un error superior a 2 metros es de tan sólo un 0,13%. Son unos resultados increibleiblemente buenos.

Por otro lado, vamos a hablar de los Qstarz. Al igual que sucede con los Royaltek, tenemos una de cal y una de arena. El Qstarz 818 obtienen los mismos y pésimos resultados que el RBT-2110. El 100% de los puntos obtenidos se fueron por encima de los 2 metros de error, aunque insistimos en que en contrapartida fue el GPS que más resultados estables produjo. Sin embargo, en el 810 tenemos el 32,35% de probabilidad de obtener con un sólo punto un error por debajo del metro de error, un 37,40% de obtener un punto con un error entre el metro y los dos metros, y un 30,25% de obtener más de dos metros de error.

Y ya por último, el Fortuna, al tener una oscilación tan brutal de valores, resulta ser una lotería a la hora de "tocarte" la altura correcta. De todos los puntos obtenidos por este aparato, el 95,32% resultaron tener un error por encima de los 2 metros, el 1,98% estaban entre el metro y los dos metros, y el 2,70% tenían una desviación por debajo del metro. Curiosamente mejores resultados que los dos aparatos más modernos en liza.

Con estos últimos datos, creo que la conclusión final está clara. El mejor en precisión en altura resultó ser el RBT-2001, con el hándicap de que dicho aparato da las alturas en base al elipsoide, lo que hace necesaria una transformación manual y por parte del usuario a alturas geoidales, y el que obtiene unos perfiles más nobles es el Qstarz Q-818, cuyo margen de altura bajó por debajo de los 2 metros de rango.

EL GRUESO DE LOS RESULTADOS

Los miles de puntos post-procesados por este que suscribe, más todos los cálculos relativos a estos miles de puntos y la comparativa de los mismos la podemos resumir en la siguiente megatabla. Sin duda, esta sería interesante imprimirla para poder seguir los comentarios que a partir de este momento vamos a proferir en relación a la misma. Todos los cálculos y diagramas que se mostrarán a posteriori, más los que ya hemos mostrado en la página anterior relativa a las alturas, irán referidas a los valores obtenidos por esta tabla, a excepción de las tartas porcentuales de aciertos que tendrán en cuenta el grueso de estos miles de puntos capturados en cada uno de los logs. Así por tanto, si picáis en la imagen de la hoja, os podréis descargar la misma para poder imprimirla cómodamente y seguir mejor los resultados del análisis.

* Las alturas del Royaltek Rbt-2001 y del Fortuna Clip-On, se han pasado de elipsoidales a geoidales a través del modelo geoidal IGG2005 (Denota en las coordenadas del vértice geodésico de Wamba un desfase de 54,15 metros) Más información en http://airy.ual.es/www/igg_spanish.htm ** La altura del vértice geodésico de Wamba ha sido incrementado en 1’5m, ya que las medidas fueron tomadas en lo alto del mismo y no desde su base

En la tabla podemos visualizar 6 columnas y 4 filas con sus respectivos encabezados amarillos. Cada columna hace referencia a los valores obtenidos por cada uno de los GPS’s, más una (la primera) que hace referencia a los valores sobre los que realizamos los cálculos, y que evidentemente se tratan de las coordenadas y la altura del vértice geodésico de La Cera. En las filas, podemos ver los valores obtenidos en cada una de las modalidades. Estas modalidades son, fórmula de la media aritmética (Mean Average), fórmula de mínimos cuadrados (Least Squares Average), límite máximo de la muestra (coordenada o altura máxima obtenida por exceso), y límite mínimo de la muestra (coordenada o altura mínima obtenida por defecto). A su vez, estas filas se subdividen en 7 valores que son la coordenada "x", la desviación de la coordenada "x" respecto a la real, la coordenada "y", la desviación de la coordenada "y" respecto a la real, la desviación completa entre el punto obtenido y el real (se trata de la hipotenusa tomando como catetos las desviaciones x e y), la altura o coordenada z, y la desviación entre la altura obtenida y la real.

Se han marcado en rojo los peores resultados por fila, en verde tenemos el mejor resultado por fila, y en azul los valores intermedios.

Una vez presentada la "tablita" en cuestión, podemos ir desgranando cada uno de los resultados obtenidos por nuestros aparatos, acompañandolos a demás con un par de gráficos de dispersión de puntos. Vamos a por ellos…

Fortuna Clip-ON – Modo ST

Se trata de un GPS algo ya antiguo. Fue mi primer aparatín de estos y le tengo un especial cariño. Aún así, no pierdo la perspectiva y he de aceptar que ya está muy muy superado. Este GPS, que lo revisó en su momento el bueno de Pharizna AQUÍ, admite la posibilidad de ponerlo en modo ST o en modo XT y está basado en un chip SirfStarII. Nosotros en todo momento lo hemos mantenido en modo ST, para aumentar todo lo posible su precisión, ya que la sensibilidad no nos ha preocupado en este estudio. Partiendo de estas premisas, la verdad es que los resultados obtenidos tampoco me han sorprendido en demasía.

Veamos la dispersión de puntos de este GPS antes de pasar a analizar los datos:

Ojo a la escala de los círculos concéntricos. En este caso van de 5 en 5 metros.

En el centro de los círculos concéntricos, significado por un +, estaría situado el punto real del vértice geodésico donde hicimos las pruebas. En color verde vemos una serie de puntos de cuyo HDOP ha sido mayor de 1 metro y menor de 2 metros (en total un 10%), el resto de puntos, denotados en color azul, han obtenido un HDOP menor a 1 metro. Sin embargo vemos que tenemos puntos que se van a más de 20 metros en posición absoluta del punto real. A demás, la dispersión de puntos es bastante grande.

Centrándonos un poco en los valores de la hoja de cálculo, vemos que la desviación absoluta media está situada en 4,77m., obteniendo unos centímetros de mejora en la fórmula de mínimos cuadrados, que nos lo deja a 4,38m. del punto real. Los límites máximos y mínimos son también muy elocuentes, ya que se nos sitúan a 8,51m. por debajo y a 8,20m. por encima, pero si a demás cogemos la coordenada x más desplazada por exceso y la coordenada y más desplazada por defecto y hacemos el cálculo, veríamos que el peor punto obtenido por este GPS se situó en unos escalofriantes 21,14m. de distancia sobre el punto real del vértice.

Poco más destacable hay sobre los resultados de este aparato. Como resumen vemos que afortunadamente en los escasos tres años de vida que tiene este GPS, la tecnología a avanzado y a mejorado una barbaridad.

Aquí os dejo el resumen de datos sacados por el VisualGPS sobre este aparato. Picad sobre el para descargaros el PDF relativo al mismo, por si queréis disfrutarlo a tope de calidad. Quiero llamaros la atención sobre todo en el gráfico de abajo. En el podéis ver la oscilación que ha tenido este GPS en el eje z (alturas). Parece más que hemos subido a una montaña y no que hemos estados estáticos sobre un mismo punto.

Royaltek RBT-2001/2010

Que puedo decir de esta maravilla de la tecnología. Para mí, fue un gran adelantado a su época. Un GPS con un diseño muy elegante, con una precisión extraordinaria, y con un comportamiento fabuloso. Fue de los primeros GPS’s en incorporar el novísimo (por aquel entonces) chip SirfIII. Al menos, hasta hoy, esta había sido mi impresión. ¿Cambiarán las cosas tras analizar los resultados?. Este GPS también fue revisado por Maese Pharizna AQUI, y así mismo se revisó el RBT-2010 AQUI, que es básicamente el mismo pero con una batería más gordita, lo que le hace aumentar el doble su autonomía. A demás de esta batería más gorda, también tiene un firm más moderno, pero este sólo parece afectar a la corrección de un pequeño bug que hace que el 2001 no sea capaz de "escupir" sentencias NMEA cuando viajas por encima de los 300km/hora, cosa bastante improbable para un uso más o menos habitual, aunque pudimos comprobar dicho fallo cuando realizamos nuestra comparativa de GPS’s en vuelo. Así pues, podemos extrapolar los resultados obtenidos por este GPS a un 2010.

Vamos con la gráfica de dispersión de puntos:

Ojo a la escala de los círculos concéntricos. En este caso van de 50 en 50 centímetros.

Bueno, bueno, bueno… las cosas han mejorado mucho en comparación con el Fortuna. Para empezar el HDOP siempre ha estado por debajo del metro, y a demás podemos observar que el punto más alejado obtenido por este GPS está a poco más de tres metros del vértice geodésico, un valor mucho mejor que la mejor de las medias obtenidas por el Fortuna Clip-On.

Concretando datos, vemos que a través de la media aritmética, obtenemos que la desviación absoluta está a tan sólo 1,90m. del vértice. La fórmula de mínimos cuadrados nos da