Google kasutab Maa ionosfääri kaardistamiseks ja GPS -i parandamiseks miljoneid nutitelefone
Google kasutab Maa ionosfääri kaardistamiseks ja GPS -i parandamiseks miljoneid nutitelefone
Esmakordselt kasutasid teadlased ionosfääri tingimuste kaardistamiseks umbes 40 miljoni mobiiltelefoni reaalseid andmeid - ülemise atmosfääri piirkonda, milles mõned õhumolekulid on ioniseeritud. Sellised rahvahulga signaalid võivad parandada satelliitnavigeerimist, eriti maailma piirkondades, kus andmed on muidu haruldased, näiteks Aafrika, Lõuna -Ameerika ja Lõuna -Aasia.Google'i meeskonna teostatavusuuring avaldati ajakirjas Nature 1 .
"See on hämmastav andmerekord," ütleb Cambridge'i Massachusettsi tehnoloogiainstituudi atmosfäärifüüsik Anthea Coster. "Ta täidab kaardi märkimisväärselt piirkondades, kus vajame kiiresti lisateavet."
Mobiiltelefonide andmed võivad mõnes piirkonnas GPS-vigu vähendada 10–20% ja veelgi rohkem alamtorutatud piirkondades, hinnangul on Pekingi Hiina Teaduste Akadeemia kosmoseteabe instituudi atmosfäärifüüsik Ningbo Wang. Isegi kohandamise korral on ionosfäärist tingitud häire väljakutseks, eriti päikesetormide ajal, mis põhjustavad ionosfääris ebaühtlaste tingimusi. "Esitatud tulemused on tõesti muljetavaldavad."
kahekordsed sidemed
Õhu osalise ionisatsiooni korral aeglustavad vabalt liikuvad elektronid kergesti ja mõjutavad raadiosignaale, mis jõuavad GPS -ist ja muudest navigeerimissatelliitidest Maale. See võib mõjutada ajalist sünkroonimist nanosekundi tasandil, mida satelliitnavigatsiooniseadmed kasutavad nende asukohtade määramiseks. Sellel on potentsiaalselt tõsine mõju lennukite maandumisele ja autonoomsetele sõidukitele.
Nende elektronide tiheduse reaalseid kaarte kasutatakse sageli ionosfääri kõikumiste korrigeerimiseks. Insenerid loovad kaarte, kasutades põrandapõhiste vastuvõtujaamade andmeid, mis tunnevad ära sama satelliidi saadud raadiolainete kahe erineva sageduse saabumisajad. Ionosfääri elektronid aeglaselt madala sagedusega lained rohkem kui kõrge sagedus, näiteks nanosekund. See erinevus annab teavet elektronide tiheduse kohta, mille kaudu laine on teel saaja poole läbi käinud.
Ilma nende parandusteta oleks GPS umbes 5 meetrit ebatäpsed ja päikesetormide ajal kümnete meetrite võrra, kui kutsutud osakesed suurendavad elektronide tihedust päikese käes. Kuid paljudel maailma piirkondadel puuduvad nende kaartide loomiseks põrandapõhised vastuvõtujaamad.
müra taust
Ehkki mitte kõik navigeerimisseadmed ei saa töötada mitme sagedusega, teevad seda tänapäevased telefonid sageli. Californias Mountain View'is asuva Google'i arvutiteadlase Brian Williamsi ja uuringu Co -autori sõnul ei peetud telefoniandureid varem ionosfääri kaardistamiseks otstarbeks. Selle põhjuseks on asjaolu, et mobiiltelefonide andmed on palju joovasemad kui spetsiaalselt välja töötatud teaduslikud vastuvõtu seadmed, eriti kuna need saavad ainult vahelduvalt signaale ja linnapiirkondade raadiolained kajastuvad läheduses asuvatel hoonetel.
Google'i meeskond oli tänu saadud andmetele osaliselt edukas. "Kui suured kogused on ühendatud, hüvitatakse müra ja saate endiselt selge signaali," ütleb Williams. "See on justkui igas linnas, kus telefonid asuvad, oleks teaduslik jälgimisjaam."
Igaüks, kellel on Android -telefon ja mis võimaldab Google'il koguda andurite andmeid asukoha täpsuse parandamiseks, suutis uuringusse kaasa aidata. Andmed on siiski koondatud nii, et üksikuid seadmeid pole võimalik tuvastada, selgitab ettevõte.
Williams selgitab, et selle tehnoloogia kasutamine töötab juba Androidi kasutajate asukoha täpsuse parandamiseks. Kuid andmed peaksid olema kasulikud ka teaduslike uuringute jaoks Maa ülemises atmosfääris. Kaart on juba paljastanud Lõuna -Ameerika kohta ioniseeritud gaasi mullid, mida tuntakse plasmana, mida varem üksikasjalikult ei täheldatud.
Teaduse tõeliseks kasutamiseks peab Google andmeid avaldama, väidab Coster, mis töötab Madrigali andmebaasis, mis on georuumiliste andmete kogukonna ressurss, mis ühendab tuhandete maapealsete jaamade ionosfääri kuupäevad. Google'i pressiesindaja teatas Nature News'i meeskonnale, et uuringu taga olevad andmed avaldatakse koos artikliga, kuid praegu pole kavas reaalajas värskeid andmeid anda.
Teadlased tegelevad teiste nutitelefonide kasutamisega muul viisil. Google'i Android Erdbiebenwarni süsteem 2020. aastal näitas, kuidas inimeste nutitelefonides kiirenduse andurid tunnevad ära maavärinad ja hoiatavad teisi, mida ikkagi mõjutada võib. Apple'i kasutajad pääsevad juurde rakendusele, mis kasutab sarnast tehnoloogiat.
Siiani on teadlased pidanud telefonid navigatsiooniteenuste lõppkasutajateks, ütles Wang. See ümberpööramine telefoniandmete kasutamiseks sisendandmetena on "uus territoorium", ütleb ta. "See uuring tähistab põnevat muutust."
-
Smith, J. et al. Loodus 635, 365–369 (2024).