O Google usa milhões de smartphones para mapear a ionosfera da Terra e melhorar o GPS
O Google usa milhões de smartphones para mapear a ionosfera da Terra e melhorar o GPS
Pela primeira vez, os pesquisadores usaram dados de tempo real de cerca de 40 milhões de telefones celulares para mapear as condições na ionosfera - uma área da atmosfera superior na qual algumas moléculas de ar são ionizadas. Esses sinais de crowdsourcet poderiam melhorar a navegação por satélite, especialmente em regiões do mundo onde os dados são raros, como África, América do Sul e Sul da Ásia.O estudo de viabilidade da equipe do Google foi publicado em 13 de novembro na revista Nature 1 .
"É um registro de dados incrível", diz Anthea Coster, físico atmosférico do Instituto de Tecnologia de Massachusetts em Cambridge. "Ele completa o cartão consideravelmente em áreas onde precisamos urgentemente de mais informações".
Os dados dos telefones celulares podem reduzir os erros de GPS em algumas áreas em 10 a 20% e ainda mais em regiões subestimadas, estima Ningbo Wang, físico atmosférico do Instituto Aeroespacial de Pesquisa da Academia Chinesa de Ciências em Pequim. Mesmo com os ajustes, o distúrbio devido à ionosfera continua sendo um desafio, especialmente durante tempestades solares que desencadeiam condições desiguais na ionosfera. "Os resultados apresentados são realmente impressionantes".
ligamentos duplos
No caso de ionização parcial do ar, os elétrons livremente móveis diminuem facilmente e influenciam os sinais de rádio que chegam à Terra do GPS e outros satélites de navegação. Isso pode afetar a sincronização temporal no nível de nanossegundos, que é usado pelos dispositivos de navegação por satélite para determinar seus locais. Isso tem efeitos potencialmente graves nos pousos de aeronaves e veículos autônomos.
mapas reais de tempo da densidade desses elétrons são frequentemente usados para corrigir flutuações na ionosfera. Os engenheiros criam os cartões usando dados de estações de recepção baseadas no piso que podem reconhecer os tempos de chegada de duas frequências diferentes de ondas de rádio recebidas pelo mesmo satélite. Os elétrons na ionosfera lentamente as ondas de baixa frequência mais do que a alta frequência, por exemplo, um nanossegundo. Essa diferença fornece informações sobre a densidade dos elétrons através dos quais a onda seguiu a caminho de um destinatário.
Sem essas correções, o GPS seria de cerca de 5 metros imprecisos e durante tempestades solares por dezenas de metros se as partículas convidadas aumentam a densidade de elétrons do sol. Mas muitas regiões do mundo estão perdendo as estações de recepção baseadas no piso para criar esses cartões.
Ruído cenário
Embora nem todos os dispositivos de navegação possam funcionar com várias frequências, os telefones modernos costumam fazer isso. De acordo com Brian Williams, cientista da computação do Google em Mountain View, Califórnia, e o co -autor do estudo, os sensores telefônicos não eram considerados práticos para mapear a ionosfera. Isso ocorre porque os dados dos telefones celulares são muito mais intoxicantes do que os dispositivos de recepção científica desenvolvidos especificamente, especialmente porque eles recebem apenas sinais intermitentemente e as ondas de rádio nas áreas urbanas são refletidas em edifícios próximos.
A equipe do Google foi parcialmente bem -sucedida graças ao grande número de dados obtidos. "Quando grandes quantidades são combinadas, os ruídos são compensados e você ainda recebe um sinal claro", diz Williams. "É como se houvesse uma estação de vigilância científica em todas as cidades em que os telefones estão".
Qualquer pessoa que tenha um telefone Android e permita que o Google colete dados do sensor para melhorar a precisão da localização foi capaz de contribuir para o estudo. No entanto, os dados foram agregados para que dispositivos individuais não possam ser identificados, explica a empresa.
Williams explica que já está sendo trabalhado usando essa tecnologia para melhorar a precisão do local para usuários do Android. Mas os dados também devem ser úteis para estudos científicos na atmosfera superior da Terra. O cartão já revelou bolhas no gás ionizado, conhecido como plasma, sobre a América do Sul que não foram observadas anteriormente em detalhes.
Para realmente usar a ciência, o Google precisa publicar os dados, diz Coster, que funciona no banco de dados Madrigal, um recurso comunitário para dados geoespaciais que combinam datas ionosféricas de milhares de estações terrestres. Um porta -voz do Google informou a equipe da Nature News que os dados por trás do estudo são publicados em conjunto com o artigo, mas atualmente não há planos de fornecer novos dados em tempo real.
Os pesquisadores estão trabalhando para usar outros smartphones de outras maneiras. O sistema Android Erdbiebenwarn do Google em 2020 mostrou como os sensores de aceleração nos smartphones das pessoas reconhecem terremotos e avisam outros que ainda poderiam ser afetados. Os usuários da Apple podem acessar um aplicativo que usa uma tecnologia semelhante.
Até agora, os cientistas consideraram os telefones como usuários finais de serviços de navegação, diz Wang. Essa reversão para usar os dados do telefone como dados de entrada é "novo território", diz ele. "Este estudo marca uma mudança emocionante".
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Smith, J. et al. Nature 635, 365-369 (2024).