Google usa millones de teléfonos inteligentes para mapear la ionosfera de la Tierra y mejorar el GPS
Google usa millones de teléfonos inteligentes para mapear la ionosfera de la Tierra y mejorar el GPS
Por primera vez, los investigadores utilizaron datos de tiempo real de alrededor de 40 millones de teléfonos móviles para mapear las condiciones en la ionosfera, un área de la atmósfera superior en la que se ionizan algunas moléculas de aire. Dichas señales de crowdsourcet podrían mejorar la navegación por satélite, especialmente en regiones del mundo donde los datos son raros, como África, América del Sur y Asia del Sur.The feasibility study of the Google team was published on November 13th in the journal Nature 1 .
"Es un registro de datos sorprendente", dice Anthea Coster, físico atmosférico del Instituto de Tecnología de Massachusetts en Cambridge. "Completa considerablemente la tarjeta en áreas donde necesitamos urgentemente más información".
Los datos de los teléfonos móviles podrían reducir los errores GPS en algunas áreas en un 10-20% e incluso más en regiones subfugiadas, estima que Ningbo Wang, físico atmosférico del Instituto de Investigación de Información Aeroespacial de la Academia de Ciencias de China en Beijing. Incluso con los ajustes, el trastorno debido a la ionosfera sigue siendo un desafío, especialmente durante las tormentas solares que desencadenan condiciones desiguales en la ionosfera. "Los resultados presentados son realmente impresionantes".
ligamentos duales
En caso de ionización parcial del aire, los electrones libremente móviles se ralentizan fácilmente e influyen en las señales de radio que llegan a la Tierra de GPS y otros satélites de navegación. Esto puede afectar la sincronización temporal a nivel de nanosegundos, que utilizan los dispositivos de navegación por satélite para determinar sus ubicaciones. Esto tiene efectos potencialmente graves en los aterrizajes de aviones y los vehículos autónomos.
Los mapas de tiempo real de la densidad de estos electrones a menudo se usan para corregir las fluctuaciones en la ionosfera. Los ingenieros crean las tarjetas que usan datos de estaciones de recepción basadas en el piso que pueden reconocer los tiempos de llegada de dos frecuencias diferentes de ondas de radio recibidas por el mismo satélite. Los electrones en la ionosfera lenta de baja frecuencia agitan más que la alta frecuencia, por ejemplo, un nanosegundo. Esta diferencia proporciona información sobre la densidad de los electrones a través de los cuales la onda ha pasado en el camino a un destinatario.
Sin estas correcciones, el GPS sería de aproximadamente 5 metros inexactos y durante las tormentas solares en docenas de metros si las partículas invitadas aumentan la densidad de electrones del sol. Pero muchas regiones del mundo están perdiendo las estaciones de recepción basadas en el piso para crear estas tarjetas.
Fondo de ruido
Aunque no todos los dispositivos de navegación pueden funcionar con varias frecuencias, los teléfonos modernos a menudo lo hacen. Según Brian Williams, científico informático de Google en Mountain View, California, y co -autor del estudio, los sensores telefónicos no se consideraban previamente como prácticos para mapear la ionosfera. Esto se debe a que los datos de los teléfonos móviles son mucho más intoxicantes que los dispositivos de recepción científicos específicamente desarrollados, especialmente porque solo reciben señales de manera intermitente y las ondas de radio en las áreas urbanas se reflejan en edificios cercanos.
El equipo de Google tuvo parcialmente exitoso gracias a la gran cantidad de datos obtenidos. "Cuando se combinan grandes cantidades, los ruidos se compensan y aún obtienes una señal clara", dice Williams. "Es como si hubiera una estación de vigilancia científica en cada ciudad en la que se encuentren los teléfonos".
Cualquiera que tenga un teléfono Android y permita que Google recopile datos del sensor para mejorar la precisión de la ubicación pudo contribuir al estudio. Sin embargo, los datos se han agregado para que los dispositivos individuales no puedan ser identificados, explica la compañía.
Williams explica que ya se está trabajando en el uso de esta tecnología para mejorar la precisión de la ubicación para los usuarios de Android. Pero los datos también deben ser útiles para estudios científicos en la atmósfera superior de la tierra. La tarjeta ya ha revelado burbujas en gas ionizado, conocido como plasma, sobre América del Sur que no se observaron previamente en detalle.
Para usar realmente la ciencia, Google tiene que publicar los datos, dice Coster, que funciona en la base de datos Madrigal, un recurso comunitario para datos geoespaciales que combina fechas ionosféricas de miles de estaciones fundamentales. Un portavoz de Google informó al equipo de noticias de la naturaleza que los datos detrás del estudio se publican junto con el artículo, pero actualmente no hay planes para proporcionar datos nuevos en tiempo real.
Los investigadores están trabajando en el uso de otros teléfonos inteligentes de otras maneras. El sistema Android Erdbiebenwarn de Google en 2020 mostró cómo los sensores de aceleración en los teléfonos inteligentes de las personas reconocen terremotos y advierten a otros que aún podrían verse afectados. Los usuarios de Apple pueden acceder a una aplicación que utiliza una tecnología similar.
Hasta ahora, los científicos han considerado teléfonos como usuarios finales de los servicios de navegación, dice Wang. Esta inversión para usar los datos del teléfono como datos de entrada es "nuevo territorio", dice. "Este estudio marca un cambio emocionante".
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Smith, J. et al. Nature 635, 365–369 (2024).