RINEX: The Universal Language of GNSS Data

RINEX (Receiver Independent Exchange Format) es un formato de datos estandarizado en el ámbito GNSS, diseñado para unificar los datos de observación de receptores de diferentes marcas. Desarrollado conjuntamente por organizaciones internacionales, es compatible con sistemas satelitales globales como GPS, GLONASS y BDS, y con prácticamente todos los dispositivos y software de análisis de topografía.

En este artículo, ofreceremos una visión general completa de este formato esencial, desde su definición, convenciones de nomenclatura y estructura de archivos hasta sus aplicaciones prácticas. Mediante ilustraciones y ejemplos, también desglosaremos la lógica básica de RINEX.

1. Tipos de archivos RINEX

Los archivos RINEX más utilizados se dividen principalmente en los siguientes tipos:

1.1 Archivo de observación

El archivo de observación, generalmente con la extensión ".o" u ".obs", contiene datos de medición GNSS registrados por el receptor, como la pseudodistancia, la fase de la portadora y la relación señal-ruido. Estos datos se capturan en el momento en que el receptor mide las señales satelitales y sirven como base para el posicionamiento de alta precisión y el análisis de datos.

1.2 Archivo de navegación

El archivo de navegación, generalmente con la extensión ".n" o ".nav", contiene información de navegación satelital, como datos de efemérides y desfases de reloj. Esta información es esencial para calcular la posición y la sincronización de los satélites, y es crucial para las soluciones de posicionamiento.

1.3 Archivo Meteorológico

El archivo meteorológico, generalmente con la extensión ".m" o ".met", contiene datos meteorológicos recopilados cerca del sitio de observación, como la temperatura, la humedad y la presión atmosférica. Estos datos pueden utilizarse para corregir errores atmosféricos y mejorar la precisión del posicionamiento.

2. Convenciones de nomenclatura de archivos RINEX

Los archivos RINEX siguen estrictas convenciones de nomenclatura que proporcionan información sobre el origen, el tipo y el período de registro de los datos. Estas reglas varían ligeramente entre las distintas versiones de RINEX, lo cual se explicará más adelante.

2.1 Versión RINEX 2.x

El formato del nombre del archivo es ssssdddf.yyt, donde:

ssss: Código de estación de 4 caracteres;

ddd: Día del año (DOY) correspondiente al primer registro del archivo (es decir, el número de días transcurridos desde el 1 de enero de ese año);

f: Número de secuencia del archivo dentro del día, de 0 a 9 o de la A a la Z. Cuando es 0, el archivo contiene todos los datos del día completo;

yy: Los dos últimos dígitos del año;

t: Tipo de archivo, que suele incluir O (archivo de observación), N (archivo de mensajes de navegación GPS), M (archivo de datos meteorológicos), G (archivo de mensajes de navegación GLONASS), etc.

Por ejemplo, el archivo hksc137a.21o representa un archivo de observación de la estación de Hong Kong "hksc", que contiene datos del primer segmento del día 137 de 2021.

2.2 Versión RINEX 3.x

El nuevo formato RINEX abandona la práctica anterior de incluir el año de observación en la extensión del archivo y solo utiliza dos extensiones: .rnx para archivos RINEX estándar y .crx para archivos RINEX compactos comprimidos.

El formato del nombre del archivo es:

<SITE><RN><CRC>_<S>_<YEARDOYHRMN>_<LEN>_<FRQ>_<ST>.<FMT>, donde:

<SITE>: Nombre de la estación de observación (cuatro caracteres);

<RN>: Número del receptor;

<CRC>: Código de país o región ISO 3166-1 (tres caracteres), que indica la ubicación de la estación;

<S>: Fuente de datos, ya sea del receptor (R) o del flujo de datos (S);

<YEARDOYHRMN>: Hora de inicio de la observación (año, día del año, hora, minuto);

<LEN>: Duración del período de observación;

<FRQ>: Intervalo o frecuencia de muestreo durante la observación (no se incluye en los archivos de navegación); <ST>: Sistema satelital y tipo de dato, donde el primer carácter indica el sistema satelital (M, G, R, C, E, J, I) y el segundo carácter indica el tipo de dato: archivo de observación (O), archivo de navegación (N) o archivo meteorológico (M);

<FMT>: Extensión de archivo, rnx o crx.

Por ejemplo, ALGO00CAN_R_20170420000_01D_30S_MO.rnx representa datos de observación mixtos multisistema del receptor número 0 en la estación ALGO en Canadá, a partir de la medianoche del día 42 de 2017, con una duración de 1 día y un intervalo de muestreo de 30 segundos.

3.Formato de datos de los archivos RINEX

Los archivos RINEX utilizan archivos de texto (formato ASCII) para almacenar datos, y el formato de registro de datos es independiente del fabricante y del modelo del receptor. Cada archivo RINEX consta de dos partes: el encabezado y los registros de datos.

3.1 Observation Data File

El encabezado del archivo se encuentra al principio y contiene información general sobre todo el archivo, como la versión de RINEX, el tipo de archivo, la información de la estación, los detalles del receptor, la información de la antena, la hora de observación, etc. Cada línea del encabezado tiene una etiqueta, ubicada en las columnas 61-80, que indica su contenido. El encabezado termina con la etiqueta "FIN DEL ENCABEZADO", tras la cual comienzan los registros de datos.

A continuación, se muestra un ejemplo del encabezado de un archivo de datos de observación RINEX 3.05:

Figure 1. Example of Observation File Header and Explanation of Key Fields

En este ejemplo, la primera línea indica que la versión de RINEX es 3.05 y que el tipo de archivo es un archivo de datos de observación, lo que significa que los datos de observación pueden contener diferentes tipos de observaciones. Las siguientes líneas son encabezados opcionales que pueden incluir información adicional sobre la estación de observación, los instrumentos de medición, etc. El lado izquierdo de cada línea contiene información específica, mientras que el lado derecho proporciona una descripción de dicha información. La última línea, "FIN DEL ENCABEZADO", marca el final del encabezado.

La sección de registros de datos se encuentra inmediatamente después del encabezado, y el contenido y el formato de los datos almacenados varían según el tipo de archivo.

Los archivos de datos de observación almacenan los registros de datos en orden cronológico, generalmente segmentados por segundos. Cada punto temporal registra los datos de observación de las señales satelitales en ese momento, incluyendo pseudodistancia, fase de la portadora, desplazamiento Doppler y calidad de la señal. A continuación, se muestra un ejemplo de registros de datos en un archivo de datos de observación:

Figure 2. Example of Observation File Data Section and Explanation of Key Fields

En este ejemplo, se incluyen datos de observación para dos puntos temporales. La primera línea contiene información como la época de observación, el indicador de época y el número total de satélites. Las siguientes líneas registran los datos de observación de cada satélite (como G06, E11, etc.) en ese momento específico. Los datos de observación de cada satélite incluyen múltiples valores, como pseudodistancia, fase de la portadora, etc. Los tipos de información específicos incluidos se pueden encontrar en la sección "TIPO DE OBSERVACIÓN" del encabezado.

3.2 Navigation File

Los registros de datos de un archivo de navegación contienen principalmente parámetros del modelo de corrección del reloj del satélite y datos de la órbita del satélite. A continuación, se muestra un ejemplo de un archivo de navegación RINEX, que nos permitirá comprender de forma más intuitiva su estructura.

Figure 3. Example of Navigation File and Explanation of Key Fields

El encabezado del archivo de navegación contiene principalmente información como el tipo de archivo, los parámetros de corrección ionosférica, los parámetros del sistema horario y los segundos intercalares. La sección de datos incluye información como la TOC (época del reloj), el sesgo y la deriva del reloj del satélite.

Para obtener información más detallada, consulte la documentación oficial de IGS sobre archivos RINEX.

4. Cómo obtener y procesar archivos RINEX con productos SinoGNSS

4.1 Obtención de archivos RINEX

Por favor consulte el blog "Logging Raw Observation Data for GNSS Devices" para almacenar datos brutos GNSS utilizando las placas GNSS de la serie K8.

4.2 Conversión del formato de archivo RINEX

Por favor consulte el blog ‘A Quick Method for Calculating Precise Coordinates (1 cm Accuracy) Anywhere in the World’ para convertir datos sin procesar al formato RINEX utilizando el software CRU.

4.3 Análisis de datos del archivo RINEX

Los archivos RINEX se pueden procesar y analizar con software profesional o herramientas de programación. Entre los programas más populares se incluyen RTKLIB y TEQC. Nuestro software propietario, Compass Solution, también proporciona procesamiento y análisis de datos para archivos RINEX:

• Integridad de los datos: Comprueba si el período de observación es continuo y si existen interrupciones.

• Efectos multitrayecto: Analiza la relación señal-ruido (SNR) y los residuos para evaluar errores multitrayecto.

• Detección de deslizamiento de ciclo: Detecta si existen deslizamientos de ciclo en las observaciones de la fase portadora.

• Visibilidad satelital: Estadísticas sobre la duración de la observación y la intensidad de la señal de cada satélite.

El siguiente gráfico muestra los resultados del análisis de calidad de datos realizado en un archivo RINEX con nuestro software Compass Solution.

Figure 4. Example of Data Quality Check Results from Compass Solution Software