GPS全球定位系統(tǒng)歸零是怎么回事?對(duì)汽車導(dǎo)航有什么影響?
3月22日消息,GPS(全球定位系統(tǒng))將在今年4月6日進(jìn)行“歸零”,迎來新周期。近日在舊金山召開的RSA美國信息安全大會(huì)上,有專家預(yù)測(cè),舊GPS系統(tǒng)將在4月6日發(fā)生類似計(jì)算機(jī)千年蟲的錯(cuò)誤;更有安全專家表示,自己絕不會(huì)在當(dāng)天搭乘飛機(jī)……
GPS“歸零”實(shí)際上是“GPS周數(shù)翻轉(zhuǎn)”的通俗說法,美國民用GPS服務(wù)接口委員會(huì)(CGSIC)近日發(fā)布通知,GPS整周計(jì)數(shù)值將于2019年4月6日24點(diǎn)由1023變?yōu)?,稱作GPS周數(shù)翻轉(zhuǎn)。
該現(xiàn)象的出現(xiàn)與當(dāng)時(shí)GPS系統(tǒng)的接口設(shè)計(jì)有關(guān),據(jù)悉,GPS系統(tǒng)作為全球性的導(dǎo)航定位授時(shí)系統(tǒng),在設(shè)計(jì)之初就建立了一套時(shí)間系統(tǒng),稱作“GPS時(shí)”,而這個(gè)起點(diǎn)對(duì)應(yīng)UTC時(shí)間(世界協(xié)調(diào)時(shí)間)的1980年1月6日0時(shí)。為了達(dá)到授時(shí)的目的,則GPS系統(tǒng)通過導(dǎo)航信號(hào)不斷向用戶廣播當(dāng)前時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的GPS時(shí),系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員通過周計(jì)數(shù)(WN)和周內(nèi)秒(TOW)來共同表示當(dāng)前時(shí)刻距離GPS初始時(shí)刻的時(shí)間差,從而結(jié)合閏秒得到當(dāng)前UTC時(shí)刻,完成授時(shí)。
因多方面原因,GPS在設(shè)計(jì)之初,設(shè)計(jì)人員只用了10bit來表征WN,導(dǎo)致WN只能在0—1023之間循環(huán)。當(dāng)WN從1023變?yōu)?時(shí),就會(huì)發(fā)生GPS周數(shù)翻轉(zhuǎn),出現(xiàn)迎接新一周的說法。1024周對(duì)應(yīng)到年時(shí)間大概是19.7年,從GPS系統(tǒng)時(shí)起始時(shí)刻算起,上一次出現(xiàn)GPS周數(shù)翻轉(zhuǎn)是1999年8月21日,這次就正好是2019年4月6日,2038年11月20日將會(huì)出現(xiàn)下一次GPS周數(shù)翻轉(zhuǎn)。
可能帶來的影響
GPS接收機(jī)在沒有做GPS周數(shù)翻轉(zhuǎn)的預(yù)處理情況下,將導(dǎo)致接收機(jī)的輸出時(shí)間返回到大約19年前。這對(duì)于依賴GPS授時(shí)的任何系統(tǒng)和應(yīng)用都可能會(huì)造成影響。據(jù)悉,在民航領(lǐng)域,授時(shí)基本都是依靠衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)來完成,所有自動(dòng)化的設(shè)備都是以該時(shí)間來作為基準(zhǔn)的。
因此,周數(shù)翻轉(zhuǎn)可能引發(fā)空管雷達(dá)信號(hào)數(shù)據(jù)混亂,會(huì)引起數(shù)據(jù)中斷、目標(biāo)航跡與計(jì)劃不相關(guān)等問題。
同時(shí)氣象設(shè)備之間的信息交換也會(huì)因時(shí)間跳變而無法自動(dòng)完成氣象信息對(duì)齊,造成氣象預(yù)報(bào)困難,從而可能影響飛行調(diào)度,帶來不必要的損失。
此外,采用未做GPS周數(shù)翻轉(zhuǎn)處理的接收機(jī)來授時(shí)也會(huì)對(duì)一些自動(dòng)化運(yùn)作的基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域產(chǎn)生影響,比如電力、通信和金融領(lǐng)域所用的BITS系統(tǒng)。若BITS系統(tǒng)只參考GPS授時(shí)信號(hào),可能造成系統(tǒng)癱瘓等。
解決方案
為避免影響,各行業(yè)應(yīng)該提前聯(lián)系GPS接收機(jī)供應(yīng)方,咨詢是否存在因GPS周數(shù)翻轉(zhuǎn)帶來授時(shí)錯(cuò)誤問題,做好預(yù)案和仿真測(cè)試。
至于我國的北斗系統(tǒng),也存在BD周數(shù)翻轉(zhuǎn)問題,但在設(shè)計(jì)時(shí),其周計(jì)數(shù)用13bit表示,翻轉(zhuǎn)周期是8192周,大概是160年,從而有效規(guī)避了該問題。但只要是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)都存在周數(shù)翻轉(zhuǎn)問題,只是周期時(shí)間長(zhǎng)短不一樣。
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