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全球定位系统即将归零,能招来新的“千年虫”吗?
2019年03月22日 14:56 来源:科技日报

  GPS系统4月6日将迎来新周期——

  全球定位系统“归零?#20445;?#33021;招来新的“千年虫”吗?

  王祝华 本报记者 江东洲 刘 昊

  4月6日过后,民众日常生活中经常使用的全球定位系统GPS将迎来新周期。近日在旧金山召开的RSA美国信息安全大会上,有专家预测,旧GPS系统将在4月6日发生类似计算机千年虫的错误;更有安全专家表示,自己绝不会在当天搭乘飞机……

  GPS为什么会有“归零”的现象?#31354;?#20250;给我们带来什么影响?我国的北斗系统是否也存在此问题?科学家们怎么看,有什么解决方案?为此,科技日报记者采访了中国科学院有关专家。

  “GPS周数翻转”是啥?

  根据美国民用GPS服务接口委员会(CGSIC)近日发布的通知,GPS的整周计数值将于2019年4月6日24点由1023变为0,称作GPS周数翻转。这意味着GPS周计数将迎来新的周期。

  为什么会出现这样的情况?“这个?#20040;覩PS系统的接口设计来解释这个现象。”长期从事北斗?#24049;?#31995;统相关建设工作的科学家,中科院空天信息研究院研究员、博士生导师徐颖说,GPS系统作为一个全球性的?#24049;?#23450;位授时系统,在设计之初就建立了自己的一套时间系统,称作GPS时,而这个起点对应UTC时间(世界协调时间)的1980年1月6日0时。为了达到授时的目的,则GPS系统通过?#24049;?#20449;号不断向用户广播当前时刻所对应的GPS时,系统设计人员通过周计数(WN)和周内秒(TOW)来共同表示当前时刻距离GPS初始时刻的时间差,从而结合闰秒得到当前UTC时刻,完成授时。

  中科院空天信息研究院工程师何智力说,因为多方面原因,GPS在设计之初,设计人员只用了10bit来表征WN,导致WN只能在0—1023之间循环。当WN从1023变为0时,就会发生GPS周数翻转,出现迎接新一周的说法。1024周对应到年上大概就是19.7年,从GPS系统时的起始时刻算起,上一次出现GPS周数翻转是1999年8月21日,这次就正好是2019年4月6日,2038年11月20日将会出现下一次GPS周数翻转。

  “打个比方,小朋友因为还没有学习超过100的数,他?#30475;?#25968;到100就又从0开始数,而按10进制的计数规则,100以后是101,200以后是201……?#28304;?#31867;推,而小朋友?#30475;?#36935;到100都会回到0。这就类似于GPS周数翻转。”何智力说。

  可能会带来什么影响?

  “GPS接收机在没有做GPS周数翻转的预处理情况下,将导致接收机的输出时间返回到大约19年前。这对于依赖GPS授时的任何系统和应用都可能会造成影响。”何智力认为,在民航领域,授时基?#24452;?#26159;依靠卫星?#24049;?#31995;统来完成,所有自动化的设备都是以该时间来作为基准的。

  因此,周数翻转可能引发空管雷达信号数据混乱,会引起数据中断、目标航迹与计划不相关等问题。

  同时气象设备之间的信息交换?#19981;?#22240;时间跳变而无法自动完成气象信息对齐,造成气象预报困难,从而可能影响飞行调度,带来不必要的损失。

  此外,采用未做GPS周数翻转处理的接收机来授时?#19981;?#23545;一些自动化运作的基础设施领域产生影响,比如电力、通信和金融领域所用的BITS系统。如果BITS系统只参考了GPS授时信号,则会造成BITS系统的时间跳变,可能就会造成系统瘫痪,影响大众使用。在金融领域,还可能造成无法完成结算,给用户带来经济损失。

  如何消除隐?#36857;?/p>

  何智力表示,为了应对GPS周数翻转问题,一方面,各个行业应该提前联系GPS接收机供应方,咨询是否存在因GPS周数翻转带来授时错误问题,如果存在,应要求GPS接收机供应方更新固件。另一方面,使用GPS来进行授时的用户,要做好预案和仿真测试,排除隐患。

  如何检查接收机是否会受到GPS周数翻转影响?对于普通用户,可联系自己的GPS接收机供应方,询问是否存在这个隐?#36857;问?#20250;出现,及时更新固件。对于专业用户,可以使用GPS信号模拟器来设置信号发播时刻,设置到2019年4月6日之后的?#25105;?#26102;刻,反复测试GPS接收机是否会受到周数翻转影响。

  北斗系统也有bug?

  作为与美国GPS齐名的全球四大卫星?#24049;?#31995;统之一,我国自主研发的北斗?#24049;?#31995;统已成为当代中国一张耀眼的“国家名片”。那么北斗?#24049;?#31995;统有没有类似的bug呢?

  徐颖说,我国的北斗?#24049;?#31995;统也存在BD周数翻转问题,但是我国的北斗系统设计人员结合GPS周数翻转周期短和一般GNSS接收机使用寿命情况,在设计时,其周计数用13bit表示,翻转周期是8192周,大概是160年,从而有效规避了该问题。其实,对应卫星?#24049;?#31995;统周数翻转问题,是必然会出现的,只是翻转周期的长短问题,但是在用户接收机中可以设计合理的算法而规避这个问题,成为没有bug的万年历。

  (科技日报海口3月21日电)

编辑:孙?#38754;?/div>

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