Google使用数百万智能手机来绘制地球的电离层并改善GPS
Google使用数百万智能手机来绘制地球的电离层并改善GPS
研究人员首次使用了约4000万部手机的实际时间数据来绘制电离层中的条件，这是某些空气分子被电离的高层大气区域。这种众包信号可以改善卫星导航，尤其是在世界罕见的世界的地区，例如非洲，南美和南亚。Google团队的可行性研究于11月13日发表在《自然》杂志上 1 。
“这是一个了不起的数据记录，”剑桥马萨诸塞州理工学院大气物理学家Anthea Coster说。 “他在我们迫切需要更多信息的领域完成了卡。”
手机的数据可能会使某些地区的GPS错误减少10-20％，甚至在供供供应不足的地区中的数据降低10-20％，估计北京中国科学院航空航天信息研究所的大气物理学家宁博·王（Ningbo Wang）。即使进行了调整，由于电离层引起的疾病仍然是一个挑战，尤其是在触发电离层条件不平衡状况的太阳风暴中。 “提出的结果确实令人印象深刻。”
双韧带
在空气中发生部分电离的情况下，可自由移动的电子容易放慢速度，并影响从GPS和其他导航卫星进入地球的无线电信号。这可能会影响纳秒级的时间同步，卫星导航设备用于确定其位置。这可能会对飞机着陆和自动驾驶汽车产生严重影响。
这些电子密度的真实时间图通常用于纠正电离层中的波动。工程师使用基于地板的接收站的数据来创建卡片，这些数据可以识别出同一卫星接收到的两个不同无线电波的到达时间。电离层中的电子缓慢的低频波比高频频率大，例如纳米秒。此差异提供了有关波浪在通往接收者的途中通过的电子密度的信息。
没有这些校正，如果受邀的颗粒会增加太阳的电子密度，则GPS将大约5米不准确，在太阳风暴期间，在太阳风暴中将增加数十米。但是世界上许多地区都缺少基于地板的接待站来创建这些卡片。
噪声背景
并非所有导航设备都可以使用多个频率，但现代手机通常会这样做。据加利福尼亚州山景视图的Google计算机科学家和研究作者Brian Williams称，电话传感器以前不被视为映射电离层的实用性。这是因为与特殊开发的科学接收设备相比，手机的数据更具陶醉性，尤其是因为它们仅间歇性接收信号，并且在附近的建筑物上反映了城市地区的无线电波。
由于获得了大量数据，Google团队在部分成功。威廉姆斯说：“当大量合并时，噪音得到了补偿，您仍然会收到明显的信号。” “好像在每个城市都有一个科学监视站。”
拥有Android手机并允许Google收集传感器数据以提高位置准确性的任何人都可以为研究做出贡献。但是，该数据已经汇总，因此无法识别单个设备。
威廉姆斯解释说，它已经在使用该技术来提高Android用户的位置准确性。但是，数据也适用于地球上层大气中的科学研究。该卡已经揭示了有关南美的离子化气体（称为血浆）中的气泡，这些气泡以前尚未详细观察到。
为了真正使用科学，谷歌必须发布数据，科斯特（Coster）在Madrigal Database上工作，Madrigal Database是一种地理空间数据的社区资源，结合了数千个地面站的电离层日期。 Google的发言人告知自然新闻团队，该研究背后的数据与文章一起发布，但目前尚无计划实时提供新的数据。
研究人员正在以其他方式使用其他智能手机。 Google的Android Erdbiebenwarn系统于2020年展示了人们智能手机中的加速度传感器如何认识地震并警告其他可能仍受到影响的其他人。 Apple用户可以访问使用类似技术的应用程序。
王说，到目前为止，科学家将电话视为导航服务的最终用户。他说，这种使用电话数据作为输入数据的逆转是“新领域”。 “这项研究标志着一个令人兴奋的变化。”
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Smith，J。等。自然635，365–369（2024）。
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