Google folosește milioane de smartphone -uri pentru a cartografia ionosfera Pământului și pentru a îmbunătăți GPS -ul

Google folosește milioane de smartphone -uri pentru a cartografia ionosfera Pământului și pentru a îmbunătăți GPS -ul

Studiul de fezabilitate al echipei Google a fost publicat pe 13 noiembrie în jurnalul Nature 1 .

"Este o înregistrare uimitoare de date", spune Anthea Coster, fizician atmosferic la Institutul de Tehnologie din Massachusetts din Cambridge. "El completează considerabil cardul în zonele în care avem nevoie urgentă de mai multe informații."

Datele telefoanelor mobile ar putea reduce erorile GPS în unele zone cu 10-20% și chiar mai mult în regiunile sub-furnizate, estimează Ningbo Wang, fizician atmosferic la Institutul de Cercetare a Informației Aerospațiale al Academiei Chineze de Științe din Beijing. Chiar și cu ajustări, tulburarea datorată ionosferei rămâne o provocare, în special în timpul furtunilor solare care declanșează condiții inegale în ionosferă. „Rezultatele prezentate sunt cu adevărat impresionante”.

ligamente duale

În cazul ionizării parțiale a aerului, electronii mobile liberi încetinesc ușor și influențează semnalele radio care ajung pe Pământ de la GPS și alți sateliți de navigație. Acest lucru poate afecta sincronizarea temporală la nivelul nanosecundelor, care este utilizat de dispozitivele de navigare prin satelit pentru a le determina locațiile. Acest lucru are efecte potențial grave asupra debarcărilor aeronavelor și vehiculelor autonome.

hărți reale de densitate a acestor electroni sunt adesea folosite pentru a corecta fluctuațiile în ionosferă. Inginerii creează cardurile folosind date de la stațiile de recepție bazate pe podea care pot recunoaște timpii de sosire a două frecvențe diferite ale undelor radio primite de același satelit. Electronii din ionosfera lent încet undele cu frecvență scăzută mai mult decât o mare frecvență, de exemplu, o nanosecundă. Această diferență oferă informații despre densitatea electronilor prin care a trecut unda pe drum către un destinatar.

fără aceste corecții, GPS -ul ar fi de aproximativ 5 metri inexacte și în timpul furtunilor solare cu zeci de metri dacă particulele invitate cresc densitatea electronilor de la soare. Dar multe regiuni ale lumii lipsesc stațiile de recepție bazate pe podea pentru a crea aceste cărți.

fundal de zgomot

Deși nu toate dispozitivele de navigație pot funcționa cu mai multe frecvențe, telefoanele moderne fac adesea acest lucru. Potrivit lui Brian Williams, informatician la Google în Mountain View, California și co -autor al studiului, senzorii de telefonie nu au fost considerați anterior ca fiind practic pentru a cartografia ionosfera. Acest lucru se datorează faptului că datele telefoanelor mobile sunt mult mai intoxicante decât dispozitivele de recepție științifică dezvoltată special, mai ales că primesc semnale intermitent, iar undele radio din zonele urbane sunt reflectate pe clădirile din apropiere.

Echipa Google a avut un succes parțial datorită numărului mare de date obținute. „Când sunt combinate cantități mari, zgomotele sunt compensate și veți primi în continuare un semnal clar”, spune Williams. „Este ca și cum ar exista o stație de supraveghere științifică în fiecare oraș în care sunt telefoanele”.

Oricine are un telefon Android și permite Google să colecteze datele senzorilor pentru a îmbunătăți precizia locației a putut contribui la studiu. Cu toate acestea, datele au fost agregate, astfel încât dispozitivele individuale nu pot fi identificate, explică compania.

Williams explică că este deja lucrat la utilizarea acestei tehnologii pentru a îmbunătăți precizia locației pentru utilizatorii Android. Dar datele ar trebui să fie utile și pentru studiile științifice din atmosfera superioară a Pământului. Cardul a dezvăluit deja bule în gaz ionizat, cunoscut sub numele de plasmă, despre America de Sud care nu au fost observate anterior în detaliu.

Pentru a utiliza cu adevărat știința, Google trebuie să publice datele, spune Coster, care funcționează în baza de date Madrigal, o resursă comunitară pentru date geospatiale care combină datele ionosferice ale mii de stații la sol. Un purtător de cuvânt al Google a informat echipei de știri despre natură că datele din spatele studiului sunt publicate împreună cu articolul, dar în prezent nu există planuri de a furniza date noi în timp real.

Cercetătorii lucrează la utilizarea altor smartphone -uri în alte moduri. Sistemul Android Erdbiebenwarn Google în 2020 a arătat cum senzorii de accelerare din smartphone -urile oamenilor recunosc cutremure și îi avertizează pe alții care ar putea fi încă afectați. Utilizatorii Apple pot accesa o aplicație care folosește o tehnologie similară.

Până acum, oamenii de știință au considerat telefoanele ca utilizatori finali ai serviciilor de navigație, spune Wang. Această inversare pentru a utiliza datele telefonice ca date de intrare este „teritoriul nou”, spune el. "Acest studiu marchează o schimbare interesantă."

1. Smith, J. și colab. Natura 635, 365–369 (2024).

Descărcați referințe