Google bruker millioner av smarttelefoner for å kartlegge jordas ionosfære og for å forbedre GPS
Google bruker millioner av smarttelefoner for å kartlegge jordas ionosfære og for å forbedre GPS
For første gang brukte forskere sanntidsdata på rundt 40 millioner mobiltelefoner for å kartlegge forhold i ionosfæren - et område av den øvre atmosfæren der noen luftmolekyler blir ionisert. Slike crowdsourcet -signaler kan forbedre satellittnavigasjonen, spesielt i regioner i verden der data ellers er sjeldne, som Afrika, Sør -Amerika og Sør -Asia.Mulighetsstudien til Google-teamet ble publisert 13. november i tidsskriftet Nature 1 .
"Det er en fantastisk dataregistrering," sier Anthea Coster, atmosfærisk fysiker ved Massachusetts Institute of Technology i Cambridge. "Han fullfører kortet betydelig i områder der vi presserende trenger mer informasjon."
Dataene fra mobiltelefoner kan redusere GPS-feil i noen områder med 10–20% og enda mer i underforsøkede regioner, anslår Ningbo Wang, atmosfærisk fysiker ved Aerospace Information Research Institute of the Chinese Academy of Sciences i Beijing. Selv med justeringer er lidelsen på grunn av ionosfæren fortsatt en utfordring, spesielt under solstormer som utløser ujevne forhold i ionosfæren. "Resultatene som presenteres er virkelig imponerende."
Dual leddbånd
I tilfelle delvis ionisering av luften, bremser de fritt bevegelige elektronene lett ned og påvirker radiosignalene som kommer til jorden fra GPS og andre navigasjonssatellitter. Dette kan påvirke den tidsmessige synkroniseringen på nanosekundnivå, som brukes av satellittnavigasjonsenhetene for å bestemme stedene deres. Dette har potensielt alvorlige effekter på flylandinger og autonome kjøretøyer.
Real -time -kart over tettheten til disse elektronene brukes ofte til å rette svingninger i ionosfæren. Ingeniører lager kortene ved hjelp av data fra gulvbaserte mottaksstasjoner som kan gjenkjenne ankomsttidene for to forskjellige frekvenser av radiobølger mottatt av samme satellitt. Elektroner i ionosfæren sakte lavfrekvensbølger mer enn høye frekvens, for eksempel et nanosekund. Denne forskjellen gir informasjon om tettheten til elektronene som bølgen har gått gjennom på vei til en mottaker.
Uten disse korreksjonene ville GPS være omtrent 5 meter unøyaktig og under solstormer med dusinvis av meter hvis inviterte partikler øker elektrontettheten fra solen. Men mange regioner i verden mangler gulvbaserte mottaksstasjoner for å lage disse kortene.
støy bakgrunn
Selv om ikke alle navigasjonsenheter kan fungere med flere frekvenser, gjør moderne telefoner ofte dette. Ifølge Brian Williams, dataforsker ved Google i Mountain View, California, og medforfatter av studien, ble ikke telefonsensorer tidligere ansett som praktisk for å kartlegge ionosfæren. Dette er fordi dataene fra mobiltelefoner er mye mer berusende enn de spesifikt utviklede vitenskapelige mottaksenhetene, spesielt fordi de bare mottar signaler periodisk og radiobølgene i urbane områder gjenspeiles i bygninger i nærheten.
Google -teamet var delvis vellykket takket være det store antallet innhentet data. "Når store mengder er kombinert, blir lydene kompensert for, og du får fremdeles et klart signal," sier Williams. "Det er som om det er en vitenskapelig overvåkningsstasjon i hver by der telefoner er."
Alle som har en Android -telefon og lar Google samle sensordata for å forbedre stedets nøyaktighet, var i stand til å bidra til studien. Dataene er imidlertid samlet slik at individuelle enheter ikke kan identifiseres, forklarer selskapet.
Williams forklarer at det allerede arbeides med å bruke denne teknologien for å forbedre stedets nøyaktighet for Android -brukere. Men dataene bør også være nyttige for vitenskapelige studier i jordens øvre atmosfære. Kortet har allerede avslørt bobler i ionisert gass, kjent som plasma, om Sør -Amerika som ikke tidligere ble observert i detalj.
For å virkelig bruke vitenskap, må Google publisere dataene, sier Coster, som fungerer på Madrigal -databasen, en samfunnsressurs for geospatiale data som kombinerer ionosfæriske datoer for tusenvis av bakkestasjoner. En talsperson for Google informerte Nature News -teamet om at dataene bak studien er publisert sammen med artikkelen, men det er foreløpig ingen planer om å gi ferske data i sanntid.
Forskere jobber med å bruke andre smarttelefoner på andre måter. Googles Android Erdbiebenwarn -system i 2020 viste hvordan akselerasjonssensorer i smarttelefonene til folk gjenkjenner jordskjelv og advarer andre som fremdeles kan bli påvirket. Apple -brukere kan få tilgang til en app som bruker en lignende teknologi.
Så langt har forskere sett på telefoner som sluttbrukere av navigasjonstjenester, sier Wang. Denne reverseringen for å bruke telefondata som inndata er "nytt territorium," sier han. "Denne studien markerer en spennende endring."