Google bruger millioner af smartphones til at kortlægge jordens ionosfære og for at forbedre GPS

Google bruger millioner af smartphones til at kortlægge jordens ionosfære og for at forbedre GPS

Feasibility-undersøgelsen af ​​Google-teamet blev offentliggjort den 13. november i tidsskriftet Nature 1 .

"Det er en fantastisk datarekord," siger Anthea Coster, atmosfærisk fysiker ved Massachusetts Institute of Technology i Cambridge. "Han afslutter kortet betydeligt i områder, hvor vi presserende har brug for mere information."

The data of mobile phones could reduce GPS errors in some areas by 10–20% and even more in under-supplied regions, estimates Ningbo Wang, atmospheric physicist at the Aerospace Information Research Institute of the Chinese Academy of Sciences in Beijing. Selv med justeringer forbliver lidelsen på grund af ionosfæren en udfordring, især under solstorme, der udløser ujævne forhold i ionosfæren. "De præsenterede resultater er virkelig imponerende."

dobbelt ligamenter

I tilfælde af delvis ionisering af luften bremser de frit bevægelige elektroner let og påvirker radiosignalerne, der kommer til jorden fra GPS og andre navigationssatellitter. Dette kan påvirke den tidsmæssige synkronisering på nanosekundniveau, der bruges af satellitnavigationsenhederne til at bestemme deres placeringer. Dette har potentielt alvorlige virkninger på flylandinger og autonome køretøjer.

Real -time kort over densiteten af ​​disse elektroner bruges ofte til at korrigere udsving i ionosfæren. Ingeniører opretter kortene ved hjælp af data fra gulvbaserede modtagelsesstationer, der kan genkende ankomsttiderne for to forskellige frekvenser af radiobølger modtaget af den samme satellit. Elektroner i ionosfæren langsomt lavfrekvente bølger mere end højfrekvens, for eksempel et nanosekund. Denne forskel giver information om densiteten af ​​de elektroner, gennem hvilken bølgen er gået igennem på vej til en modtager.

Uden disse korrektioner ville GPS'en være ca. 5 meter unøjagtige og under solstorme af snesevis af meter, hvis de inviterede partikler øger elektrondensiteten fra solen. Men mange regioner i verden mangler de gulvbaserede modtagelsesstationer for at oprette disse kort.

støjbaggrund

Selvom ikke alle navigationsenheder kan arbejde med flere frekvenser, gør moderne telefoner ofte dette. Ifølge Brian Williams, computerforsker ved Google i Mountain View, Californien og co -forfatteren af ​​undersøgelsen, blev telefonsensorer ikke tidligere betragtet som praktiske for at kortlægge ionosfæren. Dette skyldes, at dataene fra mobiltelefoner er meget mere berusende end de specifikt udviklede videnskabelige modtagelsesenheder, især fordi de kun modtager signaler med mellemrum, og radiobølgerne i byområder reflekteres på bygninger i nærheden.

Google -teamet var delvist vellykket takket være det store antal opnåede data. "Når store mængder kombineres, kompenseres støjene for, og du får stadig et klart signal," siger Williams. "Det er som om der er en videnskabelig overvågningsstation i hver by, hvor telefoner er."

Enhver, der har en Android -telefon og giver Google mulighed for at indsamle sensordata for at forbedre placeringsnøjagtigheden, var i stand til at bidrage til undersøgelsen. Imidlertid er dataene blevet samlet, så individuelle enheder ikke kan identificeres, forklarer virksomheden.

Williams forklarer, at det allerede arbejdes med at bruge denne teknologi til at forbedre placeringsnøjagtigheden for Android -brugere. Men dataene skal også være nyttige til videnskabelige undersøgelser i den øvre atmosfære af jorden. Kortet har allerede afsløret bobler i ioniseret gas, kendt som plasma, om Sydamerika, som ikke tidligere blev observeret i detaljer.

For virkelig at bruge videnskab skal Google offentliggøre dataene, siger Coster, der fungerer på Madrigal -databasen, en samfundsressource for geospatiale data, der kombinerer ionosfæriske datoer for tusinder af jordstationer. En talsmand for Google informerede Nature News -teamet om, at dataene bag undersøgelsen offentliggøres sammen med artiklen, men der er i øjeblikket ingen planer om at give friske data i realtid.

Forskere arbejder på at bruge andre smartphones på andre måder. Googles Android Erdbiebenwarn -system i 2020 viste, hvordan accelerationssensorer i smartphones af mennesker genkender jordskælv og advarer andre, der stadig kunne blive påvirket. Apple -brugere kan få adgang til en app, der bruger en lignende teknologi.

Indtil videre har forskere betragtet telefoner som slutbrugere af navigationstjenester, siger Wang. Denne vending til at bruge telefondata, da inputdata er "nyt territorium," siger han. "Denne undersøgelse markerer en spændende ændring."

1. >>

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

Download referencer