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 adatait használták az ionoszféra körülményeinek feltérképezéséhez - a felső légkör területén, amelyben egyes légmolekulák ionizálódnak. Az ilyen tömegforrás -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 1 című folyóiratban.
"Ez egy csodálatos adatrekord" - mondja Anthea Coster, a Cambridge -i Massachusetts Technológiai Intézet légköri fizikus. "Jelentősen kitölti a kártyát olyan területeken, ahol sürgősen több információra van szükségünk."
A mobiltelefonok adatai bizonyos területeken 10–20% -kal, és még ennél is inkább csökkenthetik a GPS-hibákat, becslések szerint Ningbo Wang, a Pekingi Kínai Tudományos Akadémia Repülési Információs Kutatóintézete légköri fizikus. Még a kiigazítások esetén is az ionoszféra miatti rendellenesség továbbra is kihívást jelent, különösen a napi viharok esetén, amelyek egyenetlen állapotokat váltanak ki az ionoszférában. "A bemutatott eredmények nagyon lenyűgözőek."
Dual Ligaments
A levegő részleges ionizációja esetén a szabadon mozgatható elektronok könnyen lelassulnak, és befolyásolják a GPS -től és más navigációs műholdakból származó rádiójeleket. Ez befolyásolhatja az időbeli szinkronizációt nanosekundum szinten, amelyet a műholdas navigációs eszközök használnak helyük meghatározására. Ennek potenciálisan súlyos hatása van a repülőgépek leszállásaira és az autonóm járművekre.
Az elektronok sűrűségénekvalós időpontját gyakran használják az ionoszféra ingadozásainak kijavítására. A mérnökök a padló alapú fogadóállomásokból származó adatok felhasználásával készítik a kártyákat, amelyek felismerik az ugyanazon műholdas rádióhullámok két különböző frekvenciájának érkezési idejét. Az ionoszférában lévő elektronok lassú alacsony frekvenciájú hullámok több, mint a magas frekvencia, például egy nanosekundum. Ez a különbség információt nyújt az elektronok sűrűségéről, amelyen keresztül a hullám átment a címzett felé vezető úton.
Ezen korrekciók nélkül a GPS kb. 5 méter pontatlan lenne, és tucat méterrel a napenergia -viharok során, ha a meghívott részecskék növelik az elektron sűrűségét a Napból. De a világ sok régiójában hiányzik a padló alapú fogadóállomások, hogy elkészítsék ezeket a kártyákat.
Zaj háttere
Bár nem minden navigációs eszköz képes több frekvenciával működni, a modern telefonok gyakran ezt teszik. 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 mobiltelefonok adatai sokkal mérgezőbbek, mint a kifejezetten kifejlesztett tudományos recepciós eszközök, különösen azért, mert csak szakaszosan kapnak jeleket, és a városi területeken a rádióhullámok tükröződnek a közeli épületeknél.
A Google Team részben sikeres volt a kapott nagy számú adatoknak köszönhetően. "Ha nagy mennyiségeket kombinálnak, akkor a zajok kompenzálódnak, és továbbra is világos jelet kapnak" - mondja Williams. "Olyan, mintha minden városban van egy tudományos megfigyelő állomás, amelyben a telefonok vannak."
Bárki, akinek van Android telefonja, és lehetővé teszi a Google számára, hogy az érzékelő adatait gyűjtse a hely pontosságának javítása érdekében, hozzájárult a tanulmányhoz. Az adatokat azonban összesítik úgy, hogy az egyes eszközöket nem lehet azonosítani - magyarázza a vállalat.
Williams elmagyarázza, hogy ezt a technológiát már az Android -felhasználók helymeghatározási pontosságának javítása érdekében használják. De az adatoknak hasznosaknak kell lenniük a Föld felső légkörében végzett tudományos tanulmányokhoz is. A kártya már felfedte az ionizált gázban, amelyet plazma néven ismert, Dél -Amerikáról, amelyet korábban nem figyeltek meg részletesen.
A tudomány valóban használatához a Google -nak közzétennie kell az adatokat - mondja Coster, amely a Madrigal Database -en működik, amely a földrajzi adatok közösségi erőforrása, amely ötvözi a földi állomások ionoszférikus dátumait. A Google szóvivője arról tájékoztatta a Nature News csapatot, hogy a tanulmány mögött álló adatokat a cikkel együtt közzéteszik, ám jelenleg nem tervezik valós időben friss adatokat szolgáltatni.
A kutatók más okostelefonok használatán dolgoznak más módon. A Google Android Erdbiebenwarn rendszere 2020 -ban megmutatta, hogy az emberek okostelefonjaiban a gyorsulási érzékelők felismerik a földrengéseket, és figyelmeztetnek másokat, akiket még mindig befolyásolhat. Az Apple felhasználók hozzáférhetnek egy hasonló technológiát alkalmazó alkalmazáshoz.
A tudósok eddig a telefonokat a navigációs szolgáltatások végfelhasználóinak tekintették - mondja Wang. A telefonos adatok bemeneti adatokként történő felhasználásához ez a megfordítás "új terület" - mondja. "Ez a tanulmány izgalmas változást jelent."
-
Smith, J. et al. Nature 635, 365–369 (2024).