Google naudoja milijonus išmaniųjų telefonų, kad suskirstytų į Žemės jonosferą ir pagerintų GPS

Google naudoja milijonus išmaniųjų telefonų, kad suskirstytų į Žemės jonosferą ir pagerintų GPS

Pirmą kartą tyrėjai naudojo realiojo laiko duomenis iš maždaug 40 milijonų mobiliųjų telefonų, norėdami susieti jonosferos sąlygas-viršutinės atmosferos sritį, kurioje kai kurios oro molekulės yra jonizuojamos. Tokie minios šaltiniai gali pagerinti navigaciją palydoviniu būdu, ypač pasaulio regionuose, kuriuose kitaip nėra duomenų, tokių kaip Afrika, Pietų Amerika ir Pietų Azija.

„Google“ komandos galimybių studija buvo paskelbta lapkričio 13 d 1.

„Tai nuostabus duomenų rinkinys“, - sako Anthea Coster, atmosferos fizikas Masačusetso technologijos institute Kembridže. „Tai žymiai užpildo žemėlapį tose vietose, kur mums skubiai reikia daugiau informacijos“.

Mobilusis telefonų duomenys galėtų sumažinti GPS klaidas 10–20% kai kuriose srityse ir dar labiau nepakankamai aptarnaujamuose regionuose, vertina, kad Kinijos mokslų akademijos Aviacijos ir kosmoso informacijos tyrimų instituto atmosferos fizikas Ningbo Wangas Pekine. Net ir koreguojant, jonosferos sutrikimas išlieka iššūkiu, ypač saulės audrų metu, dėl kurių jonosferoje sukelia netiesines sąlygas. „Pateikti rezultatai yra tikrai įspūdingi“.

Dvigubos grupės

Kai oras iš dalies jonizuojamas, laisvai judantys elektronai šiek tiek sulėtėja ir veikia radijo signalus, kurie ateina į Žemę iš GPS ir kitų navigacijos palydovų. Tai gali paveikti nanosekundės lygio laiko sinchronizaciją, kurią naudoja palydovinės navigacijos įtaisai, kad nustatytų jų vietas. Tai gali turėti rimtos įtakos orlaivių nusileidimui ir autonominėms transporto priemonėms.

Šių elektronų tankio realaus laiko žemėlapiai dažnai naudojami jonosferos svyravimams ištaisyti. Inžinieriai sukuria žemėlapius, naudodami duomenis iš antžeminių priėmimo stočių, kurios gali aptikti dviejų skirtingų radijo bangų, gautų iš to paties palydovo, atvykimo laiką. Jonosferos elektronai sulėtina žemo dažnio bangas daugiau nei aukšto dažnio, maždaug nanosekundės. Šis skirtumas suteikia informacijos apie elektronų tankį, per kurį banga perėjo pakeliui į imtuvą.

Be šių pataisų GPS būtų netikslūs maždaug 5 metrais ir dešimtys metrų saulės audrų metu, kai įkrautos saulės dalelės padidina elektronų tankį. Tačiau daugeliui pasaulio regionų trūksta antžeminių priėmimo stočių, kad sukurtų šiuos žemėlapius.

foninis triukšmas

Nors ne visi navigacijos įtaisai gali veikti įvairiais dažniais, šiuolaikiniai telefonai dažnai tai daro. Anot Briano Williamso, kompiuterių mokslininko „Google“, Mountain View mieste, Kalifornijoje, ir tyrimo bendraautorė, telefonų jutikliai anksčiau nebuvo laikomi praktiškais, kad būtų sudarytos jonosferos žemėlapis. Taip yra todėl, kad mobiliųjų telefonų duomenys yra daug triukšmingesni nei iš specialiai sukurtų mokslinių priėmimo prietaisų, ypač todėl, kad jie gauna signalus tik su pertrūkiais, o radijo bangos atsispindi šalia esančių pastatų miesto teritorijose.

„Google“ komandai iš dalies sėkmingai sekėsi dėl daugybės gautų duomenų. „Kai sujungiami dideli kiekiai, triukšmai atšaukia ir jūs vis tiek gaunate aiškų signalą“, - sako Williamsas. „Panašu, kad kiekviename mieste yra mokslinė stebėjimo stotis, kur yra telefonai“.

Kiekvienas, kuriam priklauso „Android“ telefonas ir leidžia „Google“ rinkti jutiklių duomenis, kad būtų pagerintas vietos tikslumas, galėtų prisidėti prie tyrimo. Tačiau duomenys buvo sujungti, todėl atskirų įrenginių negalima nustatyti, aiškina įmonė.

Williamsas paaiškina, kad darbai jau vykdomi, norint naudoti šią techniką, siekiant pagerinti „Android“ vartotojų vietos tikslumą. Tačiau duomenys taip pat turėtų būti naudingi atliekant mokslinius Žemės viršutinės atmosferos tyrimus. Žemėlapyje jau buvo atskleisti jonizuotų dujų burbulai, žinomi kaip plazma, virš Pietų Amerikos, kurie anksčiau nebuvo išsamiai pastebėti.

Norėdami iš tikrųjų naudotis mokslu, „Google“ turi paskelbti duomenis, sako Costeris, kuris dirba „Madrigal“ duomenų bazėje, bendradarbiaujančiame geoerdvinių duomenų šaltiniuose, sujungiančiuose tūkstančių antžeminių stočių jonosferos duomenis. „Google“ atstovas spaudai „Nature“ naujienų komandai sakė, kad tyrimo duomenys bus paskelbti kartu su straipsniu, tačiau šiuo metu neketina pateikti naujų duomenų realiu laiku.

Tyrėjai skirtingai naudoja kitus išmaniųjų telefonų jutiklius. „Google“ „Android“ žemės drebėjimo įspėjimo sistema 2020 m. Parodė, kaip akselerometrai žmonių išmaniuosiuose telefonuose galėtų aptikti žemės drebėjimus ir įspėti kitus, kurie vis dar gali būti paveikti. „Apple“ vartotojai gali pasiekti programą, kurioje naudojama panaši technologija.

Iki šiol mokslininkai telefonus vertino kaip navigacijos paslaugų galutinius vartotojus, sako Wang. Jis sako, kad telefono duomenys kaip įvesties duomenys yra „nepažymėta teritorija“, - sako jis. „Šis tyrimas žymi jaudinantį poslinkį“.

1. Smith, J. ir kt. Gamta 635, 365–369 (2024).

   „Google Scholar“

Atsisiųskite nuorodas