摘要：据Nature网站2024年11月13日报导。为了改善GPS的工作性能，谷歌公司（Google）正在绘制地球的电离层地图。来自移动设备的纳秒级精密测量可以填补卫星导航系统的空白。

据Nature网站2024年11月13日报导。为了改善GPS的工作性能，谷歌公司（Google）正在绘制地球的电离层地图。来自移动设备的纳秒级精密测量可以填补卫星导航系统的空白。

研究人员首次使用来自大约4000万部手机的实时数据来绘制电离层状况的地图。这种众包信号可以改善卫星导航，特别是在数据稀缺的地区，包括非洲、南美洲和南亚。

太阳射线使大气上层的部分分子保持电离状态，导致无线电波传播异常。

电离层是高层大气中一些空气分子被电离的区域，位于距离地面50到1000公里的高度，包含电离分子。它对无线电通信和导航至关重要，但该区域电子密度的变化会使GPS信号失真并降低定位精度。通常使用由地面接收器创建的地图来校正此类失真。

谷歌的研究人员找到了一种方法，可以使用智能手机代替昂贵的设备。大多数现代手机都可以接收不同频率的GPS信号，这使得收集大量的关于电离层的数据成为可能。通过整合来自数百万设备的信息，可以获得关于大气状况的精确数据。

这项工作已经取得了成果：电离层地图帮助发现了南美洲上空的新的等离子体气泡。这些气泡是低电子密度的区域，可能严重干扰卫星信号。

生成的这张地图可以在某些地区将GPS定位精度提高10%-20%，这对偏远地区尤其重要。获取的数据也有助于科学研究，因为它们有助于研究电离层的动态变化及其与大气其他层的相互作用。

这项由谷歌团队进行的原理性验证研究于2024年11月13日发表在《自然》杂志上。

剑桥麻省理工学院的大气物理学家安西娅·科斯特（Anthea Coster）说，这是一个惊人的数据集。在我们迫切需要更多信息的领域，它填补了很多空白。

中国科学院航空航天信息研究所的大气物理学家王宁波（Ningbo Wang）估计，手机数据可以在某些地区减少10-20%的GPS误差，在服务不足的地区更多。他说，即使进行了调整，来自电离层的干扰仍然是一个挑战，特别是在太阳风暴引发电离层条件不平衡的情况下。展示的结果确实令人印象深刻。

杰德·莫顿教授（论文合著者之一）与科罗拉多大学博尔德分校的电话和监测站合影。监测站有一个庞大而昂贵的天线。手机的天线较小，因此测量噪音较大，但手机在世界上更多的地方都有。

根据2023年10月12日世界协调时下午2点的十分钟智能手机数据绘制的全球大气电离地图。颜色梯度显示了电离量，从紫色（离子密度低）到黄色（离子密度高）。水平的黄色条纹是赤道异常的一部分。数据是在我们有足够测量数据的地方采集的：地球的白天一侧和人口密度较大的地区。图片来源：谷歌

上图中的蓝点显示了安卓电离层地图超出监测站精确度的几个区域。图片来源：谷歌

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来源：夏琳科技讲堂