A Google okostelefonok millióit használja a Föld ionoszférájának feltérképezéséhez és a GPS javításához

A Google okostelefonok millióit használja a Föld ionoszférájának feltérképezéséhez és a GPS javításához

A kutatók először mintegy 40 millió mobiltelefon valós idejű adatait használták fel az ionoszféra körülményeihez-a felső légkör régiójában, ahol egyes légmolekulák ionizálódnak. Az ilyen tömeges forrású jelek javíthatják a műholdas navigációt, különösen a világ olyan régióiban, ahol az adatok egyébként ritkák, például Afrika, Dél -Amerika és Dél -Ázsia.

A Google csapat megvalósíthatósági tanulmányát november 13 -án tették közzé a Nature folyóiratban 1 -

„Ez egy csodálatos adatkészlet” - mondja Anthe Coster, a Cambridge -i Massachusetts Technológiai Intézet légköri fizikus. "Jelentősen befejezi a térképet olyan területeken, ahol sürgősen több információra van szükségünk."

A mobiltelefon-adatok egyes területeken 10-20% -kal csökkenthetik a GPS-hibákat, és még inkább az alulteljesített régiókban, becslései szerint Ningbo Wang, a Pekingi Kínai Tudományos Akadémia Repülési Információs Kutatóintézete légköri fizikus. Az ionoszférikus zavar továbbra is kihívást jelent, különösen a napi viharok esetén, amelyek az ionoszférában foltos körülményeket váltanak ki. "A bemutatott eredmények nagyon lenyűgözőek."

Kettős zenekarok

Amikor a levegő részben ionizálódik, a szabadon mozgó elektronok enyhén lelassulnak, és befolyásolják a GPS -től és más navigációs műholdakból származó rádiójeleket. Ez befolyásolhatja a műholdas navigációs eszközök által használt nanosekundum-szintű időbeli szinkronizálást a helyük meghatározására. Ennek potenciálisan súlyos következményei vannak a repülőgépek leszállására és az autonóm járművekre.

Az elektronok sűrűségének valós idejű térképeit gyakran használják az ionoszféra ingadozásainak korrigálására. A mérnökök a földi alapú fogadó állomások adatai felhasználásával készítik a térképeket, amelyek képesek felismerni az ugyanazon műholdatól kapott két különböző rádióhullám-frekvenciájának érkezési idejét. Az ionoszférában lévő elektronok körülbelül egy nanosekundummal lassítják az alacsony frekvenciájú hullámokat, mint a magas frekvenciájúak. Ez a különbség információt nyújt az elektronok sűrűségéről, amelyen keresztül a hullám átadta a vevőhöz vezető úton.

Ezen korrekciók nélkül a GPS pontatlan lenne körülbelül 5 méterre, és tucatnyi méterre a napviharok során, amikor a napsütéses részecskék növelik az elektron sűrűségét. De a világ sok régiójában hiányzik a földi alapú fogadó állomások ezeknek a térképeknek a elkészítéséhez.

háttérzaj

Bár nem minden navigációs eszköz képes több frekvenciával működni, a modern telefonok gyakran megteszik. Brian Williams, a kaliforniai Mountain View-i Google-i számítógépes tudós és a tanulmány társszerzője szerint a telefonérzékelőket korábban nem tekintették praktikusnak az ionoszféra feltérképezéséhez. Ennek oka az, hogy a mobiltelefonokból származó adatok sokkal zajosabbak, mint a speciálisan megtervezett tudományos fogadó eszközökből, különösen azért, mert csak szakaszosan jeleket kapnak, és a rádióhullámok tükröződnek a közeli épületekről a városi területeken.

A Google csapat részben sikeres volt a kapott nagy mennyiségű adatnak köszönhetően. "Ha nagy mennyiségű kombinálást kombinálnak, a zajok lemondnak, és továbbra is világos jelet kapnak" - mondja Williams. "Olyan, mintha minden városban van egy tudományos megfigyelő állomás, ahol vannak telefonok."

Bárki, aki rendelkezik Android telefonnal, és lehetővé teszi a Google számára, hogy az érzékelő adatait gyűjtse a hely pontosságának javítása érdekében, hozzájárulhat a tanulmányhoz. Az adatokat azonban összesítjük, így az egyes eszközöket nem lehet azonosítani - magyarázza a vállalat.

Williams elmagyarázza, hogy már folyamatban van a munka, hogy ezt a technikát használja az Android -felhasználók helymeghatározási pontosságának javítására. De az adatoknak hasznosaknak kell lenniük a Föld felső légkörének tudományos vizsgálatához is. A térkép már felfedte az ionizált gázban, amelyet plazma néven ismert, Dél -Amerika felett, amelyet korábban nem figyeltek meg részletesen.

A tudomány valóban javára, a Google -nak közzétennie kell az adatokat - mondja Coster, aki a Madrigal Database -en dolgozik, egy együttműködési térinformatikai adatforráson, amely összegyűjti a földi állomások ezrei ionoszférikus adatait. A Google szóvivője elmondta a Nature's News Team -nek, hogy a tanulmány mögött álló adatokat a cikk mellett közzéteszik, ám jelenleg nem tervezik valós időben friss adatokat szolgáltatni.

A kutatók azon dolgoznak, hogy más okostelefon -érzékelőket különféle módon használjanak. A Google Android földrengés -figyelmeztető rendszere 2020 -ban megmutatta, hogy az emberek okostelefonjaiban a gyorsulásmérők felismerhetik a földrengéseket, és figyelmeztethetnek másokat, akiket továbbra is befolyásolhat. Az Apple felhasználók hozzáférhetnek egy hasonló technológiát alkalmazó alkalmazáshoz.

A tudósok eddig a telefonokat a navigációs szolgáltatások végfelhasználói tekintették-mondja Wang. Ez a visszafordítás, amely a telefonadatok bemeneti adatokként történő felhasználásához „Uncharted Territory” - mondja. "Ez a tanulmány izgalmas változást jelent."

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

   Google Tudós

Töltse le a referenciákat