Защо GPS греши и как се картографира най-лошият му враг?

Със сигурност ви се е случвало - тръгвате към непознато място, задавате дестинация на GPS-a, а той ви отвежда някъде другаде. В такива моменти на човек му идва да крещи. Но не е виновен клетият GPS, той толкова си може. И той има своите проблеми, а най-големият му враг се оказва природата, пише Popularsience.com.

Или ако трябва да сме точни – йоносферата. Това е най-горната част на атмосферата ни. Тя се намира на около километър разстояние от Земята, съставена е от йонизирани от слънчевата радиация частици и характерното за нея е, че е пречка за всякакви сигнали. Когато сигналът попадне там, той се забавя и връзката с обикалящите около Земята сателити става значително по-трудна. Ето защо GPS-ът започва да греши.

В проучване, публикувано наскоро в научното издание Nature, специалисти от Google твърдят, че са използвали милиони телефони по целия свят, за да картографират йоносферата, което пък може би ще помогне за подобряване на GPS-услугите.

Как се прави такова изследване?

По принцип учените могат да използват стационарните станции за измерване на йоносферата, каквито има по целия свят. Те са ефективни и полезни, но са доста скъпи за изграждане. Картографирането чрез телефони и е далеч по-неточен метод, защото сигналът на тези устройства е доста по-слаб. Но когато имаш на разположение милиони такива, можеш да коригираш показателите на един телефон с тези от хиляди други и пак да получиш точни данни.

Точно това са направили от Google. Съвременните телефони са оборудвани с GPS-приемници, които получават сигнал от сателитите, обикалящи в земната орбита. Приемниците, т.е. устройствата изчисляват разстоянието между себе си и сателита, за да определят местоположението си с точност до около шест метра. Тези сигнали се движат безпроблемно докато не стигнат до йоносферата. Преминаването през нея може да отнеме различно време в зависимост от това какъв е сезонът, дали е ден или нощ и други променливи.

GPS битка: Кое е най-доброто приложение за карти на 2024?

Целта на изследователите от Google е била да установят дали измерванията, направени от смартфоните, могат да дублират това на стационарните станции, които се смятат за по-точни. Освен всичко останало тази по-прецизна техника обикновено е под открито небе, докато телефоните са в нечий джоб или чанта. Екпиът сyбира милиони сигнали от устройства по целия свят. Телефоните са били „анонимизирани“, за да се пазят данните на притежателите им. Използвано е само „грубото местоположение“, т.е. с точност до десет метра, казват авторите на проучването. Отклоненията на всеки телефон са коригирани със сравненията с останалите наоколо. Когато всички данни са обработени, се създава глобална карта на йоносферата.

„Тази огромна мрежа от сигнали може да служи като изключително чувствителен научен инструмент“, пишат авторите на изследването.

Един от тях е Браян Уилиямс, който от години разработва продукти за Android. Според него проучването може да допринесе за повишаване на точността на устройствата, ползвани от масовия потребител.

„Вместо да смятаме, че йоносферата пречи на GPS-позиционирането, можем да обърнем концепцията и да мислим за GPS-приемника като за инструмент за измерване на йоносферата. Така можем да създадем подробен изглед, който би бил невъзможен без милионите устройства“, казва той.

Китай развива своя платформа за сателитна навигация, конкурент на GPS

След събиране на данните екипът сравнява информацията от телефоните с тази от стационарните станции. Така покритието значително се разширява особено над региони като Индия и Източна Европа, където стационарните са малко на брой.

Когато цялата информация бъде обработена, може да се използва за коригиране на GPS-а в бъдещите мобилните устройства. Това би означавало по-малко досадни грешки и по-добра работа при екстремни условия като бури например.

„Това ново ниво на точност може да означава и по-ясно разграничаване между два успоредни пътя“, дава пример Уилиямс.

Били Айлиш си партнира с Google Maps, за да предложи екопътуване на феновете

Друга полза от йоносферната карта е способността на учените да прогнозират събития като слънчеви (геомагнитни) бури например. През тази пролет над Северна Америка са регистрирани две такива явления, а от екипа казват, че са „уловили“ ранни сигнали за тях. Бурите са регистрирани и от стационарните измервателни уреди, но само там, където ги има. Т.е. телефонната карта би била полезна в останалите райони. Така хората биха могли да се подготвят за евентуални екстремни ситуации.

„Надяваме се, че новата карта ще даде възможност на учените да разбират по-добре геомагнитните бури“, казва Уилямс.