Google използва милиони смартфони, за да картографира йоносферата на Земята и да подобри GPS

Google използва милиони смартфони, за да картографира йоносферата на Земята и да подобри GPS

Проучването за осъществимост на екипа на Google беше публикувано на 13 ноември в списанието Nature 1 .

"Това е невероятен запис на данни", казва Антея Костер, атмосферен физик в Масачузетския технологичен институт в Кеймбридж. "Той завършва картата значително в райони, в които спешно се нуждаем от повече информация."

Данните на мобилните телефони могат да намалят GPS грешките в някои области с 10–20% и още повече в недостатъчно доставени региони, изчислява Нингбо Уанг, атмосферен физик в Института за изследване на аерокосмическата информация на Китайската академия на науките в Пекин. Дори при корекции, разстройството поради йоносферата остава предизвикателство, особено по време на слънчеви бури, които предизвикват неравномерни условия в йоносферата. "Представените резултати са наистина впечатляващи."

двойни връзки

In the event of partial ionization of the air, the freely movable electrons slow down easily and influence the radio signals that get to Earth from GPS and other navigation satellites. Това може да повлияе на временната синхронизация на ниво наносекунда, което се използва от сателитните навигационни устройства за определяне на техните местоположения. Това има потенциално сериозни ефекти върху кацане на самолети и автономни превозни средства.

Реални -времеви карти на плътността на тези електрони често се използват за коригиране на колебанията в йоносферата. Инженерите създават картите, използвайки данни от приемни станции, базирани на пода, които могат да разпознаят времето за пристигане на две различни честоти на радиовълни, получени от един и същ сателит. Електроните в йоносферата бавни нискочестотни вълни повече от висока честота, например наносекунда. Тази разлика предоставя информация за плътността на електроните, през които вълната е преминала по пътя към получател.

Без тези корекции GPS ще бъде около 5 метра неточен и по време на слънчеви бури от десетки метра, ако поканените частици увеличат плътността на електрон от слънцето. Но в много региони на света липсват приемни станции, базирани на пода, за да създадат тези карти.

Фон за шум

Въпреки че не всички навигационни устройства могат да работят с няколко честоти, съвременните телефони често правят това. Според Брайън Уилямс, компютърен учен от Google в Mountain View, Калифорния, и CO -Автори на проучването, телефонните сензори не са били считани за практически за картографиране на йоносферата. Това е така, защото данните на мобилните телефони са много по -опияняващи от конкретно разработените научни приемни устройства, особено защото те получават само сигнали и радиовълните в градските райони се отразяват върху близките сгради.

Екипът на Google беше частично успешен благодарение на големия брой получени данни. "Когато се комбинират големи количества, шумовете се компенсират и все още получавате ясен сигнал", казва Уилямс. "Сякаш във всеки град има научно наблюдение във всеки град, в който са телефоните."

Всеки, който има телефон с Android и позволява на Google да събира данни за сензор, за да подобри точността на местоположението, успя да допринесе за изследването. Данните обаче са агрегирани, така че отделните устройства да не могат да бъдат идентифицирани, обяснява компанията.

Уилямс обяснява, че вече се работи върху използването на тази технология за подобряване на точността на местоположението за потребителите на Android. Но данните трябва да бъдат полезни и за научни изследвания в горната атмосфера на Земята. Картата вече е разкрила балони в йонизиран газ, известни като плазма, за Южна Америка, които не са били наблюдавани по -рано.

За да използва наистина науката, Google трябва да публикува данните, казва Костер, която работи в базата данни на Madrigal, общност ресурс за геопространствени данни, които комбинират йоносферни дати на хиляди наземни станции. Говорител на Google информира екипа на Nature News, че данните зад проучването се публикуват заедно със статията, но в момента няма планове за предоставяне на нови данни в реално време.

Изследователите работят върху използването на други смартфони по други начини. Системата на Android Erdbiebenwarn на Google през 2020 г. показа как сензорите за ускорение в смартфоните на хората разпознават земетресения и предупреждават други, които все още могат да бъдат засегнати. Потребителите на Apple имат достъп до приложение, което използва подобна технология.

Досега учените разглеждат телефоните като крайни потребители на навигационни услуги, казва Уанг. Това обръщане за използване на телефонни данни като входни данни е „нова територия“, казва той. "Това проучване бележи вълнуваща промяна."

1. Smith, J. et al. Nature 635, 365–369 (2024).

Изтеглете справки