谷歌利用数百万部安卓手机绘制电离层地图，有望提升 GPS 定位精度

IT之家 11 月 18 日消息，在一项新的研究中，谷歌和科罗拉多大学博尔德分校的研究人员将全球数百万台安卓手机变成了灵敏的科学仪器，创建了迄今为止地球大气层电离层最详细的地图之一。

该研究小组的研究结果于 11 月 13 日发表在《自然》杂志上，可能有助于将全球 GPS 技术的精度提高数倍。该研究由谷歌研究的 Brian Williams 领导，科罗拉多大学博尔德分校 Ann and H.J. Smead 航空航天工程科学系的教授 Jade Morton 参与其中。

Morton 和她的同事利用每一部智能手机中标配的 GPS 传感器，收集了地球大气层如何扭曲来自卫星的信号的数据。在这个过程中，他们能够以前所未有的细节观察到大气中的现象，例如地球上空高处被称为“等离子体气泡”的团状物。

该小组公开发布了其数据，以便任何人都可以观察大气层在大约八个月的时间里是如何旋转和变化的。

这项研究重新聚焦于电离层，电离层是地球表面上方 350 多英里处的一层稀薄的大气层。这是一个不稳定的区域：在这里，来自太阳的光线不断地照射在大气上，将大气中的分子和原子分裂成一种由带电荷的粒子组成的浓稠混合物 —— 科学家称之为等离子体。电离层处于不断变化的状态，不会保持静止。

下午 2 点，电离层中的带电粒子数量会增加很多，因为太阳是最强的。但到了晚上，太阳在地球的另一边，所以几乎没有带电粒子。这种波动可能会对 GPS 技术造成严重破坏。

GPS 的工作原理是，距离地球数千英里的卫星首先将无线电波发射到地球，然后手机通过测量这些信号到达地面的时间来确定用户的位置。

据IT之家了解，电离层的波动会改变全球定位系统技术中通过卫星信号确定位置的时间，科学家们试图通过绘制电离层的地图来解释这种时间的变化。然而，目前他们只能在任何特定时间观察大约 14% 的电离层。因此，GPS 设备在确定位置时存在一定的误差范围，可能会偏离实际位置几英尺到几十英尺不等。

在当前的研究中，研究人员提出了一个不同寻常的想法：与其依赖昂贵的雷达天线，他们可以使用已经存在于地球上每个国家的传感器来绘制电离层：安卓手机。

电离层地图是使用卫星和某些 Android 设备中的接收器之间的无线电信号的聚合测量值创建的。通过特定的隐私保护手段，无法确定具体是哪一部手机提供了数据。

特别是，该小组利用手机实时跟踪电离层如何拉伸来自卫星的无线电波。该团队报告说，仅凭这一全球舰队就可以观察到大约 21% 的电离层，有可能使全球 GPS 设备的精度翻倍。

“数百万部手机可以比我们的地面网络更好地监测大气层，”Morton 说。

Morton 称，这项研究表明，许多人认为理所当然的日常技术具有未开发的潜力。“我一生都在建造专用仪器来进行科学研究，”Morton 说。“但随着社会技术的发展，我们看到所有这些传感器都可供我们使用，它们比我们想象的要强大得多。”

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