Google koristi milijune pametnih telefona za mapiranje zemaljske ionosfere i poboljšanje GPS -a

Google koristi milijune pametnih telefona za mapiranje zemaljske ionosfere i poboljšanje GPS -a

Istraživači su prvi put koristili podatke u stvarnom vremenu s oko 40 milijuna mobitela kako bi mapirali uvjete u ionosferi-regiju gornje atmosfere u kojoj su neke molekule zraka ionizirane. Takvi signali s gužvama mogli bi poboljšati satelitsku navigaciju, posebno u regijama svijeta u kojima su podaci inače oskudni, poput Afrike, Južne Amerike i Južne Azije.

Studija izvodljivosti Googlea objavljena je 13. studenog u časopisu Nature 1.

"To je nevjerojatan skup podataka", kaže Anthea Coster, atmosferski fizičar na Massachusetts Institute of Technology u Cambridgeu. "Značajno dovršava kartu u područjima gdje nam hitno treba više informacija."

Podaci mobitela mogli bi smanjiti GPS pogreške za 10-20% u nekim područjima, a još više u nedovoljnim regijama, procjenjuje Ningbo Wang, atmosfersku fizičaru na Institutu za istraživanje informiranja o zrakoplovnim informatičkim istraživanjima Kineske akademije znanosti u Pekingu. Čak i uz prilagodbe, poremećaj ionosfere ostaje izazov, posebno tijekom solarnih oluja koje pokreću zakrpe u ionosferi. "Predstavljeni rezultati su zaista impresivni."

Dvostruki bendovi

Kad je zrak djelomično ioniziran, slobodno pokretni elektroni lagano usporavaju i utječu na radio signale koji dolaze na Zemlju iz GPS -a i drugih navigacijskih satelita. To može utjecati na vremensku sinkronizaciju na nanosekundi koju koriste satelitski navigacijski uređaji za određivanje njihovih lokacija. To ima potencijalno ozbiljne posljedice za slijetanje zrakoplova i autonomna vozila.

Karte gustoće ovih elektrona u stvarnom vremenu često se koriste za ispravljanje fluktuacija u ionosferi. Inženjeri stvaraju karte koristeći podatke sa zemaljskih prijemnih stanica koje mogu otkriti vremena dolaska dvije različite frekvencije radio valova primljenih s istog satelita. Elektroni u ionosferi usporavaju valove niske frekvencije više od visokofrekventnih, otprilike nanosekunde. Ova razlika pruža informacije o gustoći elektrona kroz koje je val prošao na putu do prijemnika.

Bez ovih korekcija, GPS bi bio netočan za oko 5 metara i desetak metara tijekom solarnih oluja, kada nabijene čestice sa sunca povećavaju gustoću elektrona. Ali mnogim regijama svijeta nedostaju osnovne stanice za prijem kako bi stvorili ove karte.

pozadinska buka

Iako ne mogu svi navigacijski uređaji raditi s više frekvencija, moderni telefoni često to čine. Prema Brianu Williamsu, računalnom znanstveniku iz Googlea u Mountain Viewu u Kaliforniji, i koautoru studije, senzori telefona prethodno nisu smatrali praktičnim za mapiranje ionosfere. To je zato što su podaci s mobitela mnogo bučniji od onih s posebno dizajniranih znanstvenih uređaja za primanje, posebno zato što samo povremeno primaju signale, a radio valovi se odbijaju u blizini zgrada u urbanim područjima.

Googleov tim dijelom je bio uspješan zahvaljujući velikoj količini podataka koje su dobili. "Kad se kombiniraju velike količine, zvukovi otkazuju i još uvijek dobivate jasan signal", kaže Williams. "Kao da postoji znanstvena stanica za nadzor u svakom gradu gdje postoje telefoni."

Svatko tko posjeduje Android telefon i omogućuje Googleu prikupljanje podataka senzora kako bi poboljšao točnost lokacije mogao bi pridonijeti studiji. Međutim, podaci su bili sakupljeni tako da se pojedini uređaji ne mogu identificirati, objašnjava tvrtka.

Williams objašnjava da je rad već u tijeku kako bi koristio ovu tehniku ​​za poboljšanje točnosti lokacije za korisnike Androida. Ali podaci bi također trebali biti korisni za znanstvene studije gornje atmosfere Zemlje. Karta je već otkrila mjehuriće u ioniziranom plinu, poznatom kao plazma, u Južnoj Americi koji prethodno nisu detaljno primijećeni.

Da bi uistinu koristio znanost, Google mora objaviti podatke, kaže Coster, koji radi na Madrigal Bazebase, kolaborativnom resursu za geoprostorne podatke koji okuplja ionosferske podatke s tisuća zemaljskih stanica. Glasnogovornik Googlea rekao je Nature's News timu da će podaci iza studije biti objavljeni zajedno s člankom, ali trenutno nema planova za pružanje svježih podataka u stvarnom vremenu.

Istraživači rade na korištenju drugih senzora pametnih telefona na različite načine. Googleov sustav upozorenja o potresu Androida u 2020. godini pokazao je kako ubrzani pametnih telefona ljudi mogu otkriti zemljotrese i upozoriti druge na koji bi još uvijek mogli biti pogođeni. Korisnici Applea mogu pristupiti aplikaciji koja koristi sličnu tehnologiju.

Do sada, znanstvenici su telefoni gledali kao krajnje korisnike navigacijskih usluga, kaže Wang. Ovaj preokret za korištenje podataka telefona kao ulaznih podataka "je" neobrađeni teritorij ", kaže on. "Ova studija označava uzbudljiv pomak."

1. Smith, J. i sur. Priroda 635, 365–369 (2024).

   Google znalca

Preuzmite reference