GPS周數(shù)翻轉(zhuǎn)

GPS系統(tǒng)在設計之初就建立了自己的一套時間系統(tǒng)，稱作GPS時，而這個起點對應UTC時間（世界協(xié)調(diào)時間）的1980年1月6日0時。為了達到授時的目的，GPS系統(tǒng)通過導航信號不斷向用戶廣播當前時刻所對應的GPS時，系統(tǒng)設計人員通過周計數(shù)（WN）和周內(nèi)秒（TOW）來共同表示當前時刻距離GPS初始時刻的時間差，從而結合閏秒得到當前UTC時刻，完成授時。

因為多方原因，GPS在設計之初，設計人員只用了10bit來表征WN，導致WN只能在0～1 023之間循環(huán)。當WN從1 023變?yōu)?時，就會發(fā)生GPS周數(shù)翻轉(zhuǎn)。打個比方，小朋友因為還沒有學習超過100的數(shù)，每次數(shù)到100就又從0開始數(shù)，這就類似于GPS周數(shù)翻轉(zhuǎn)。1 024周對應到年上大概是19.7年，從GPS系統(tǒng)時的起始時刻算起，上一次出現(xiàn)GPS周數(shù)翻轉(zhuǎn)是1999年8月21日，下一次將會出現(xiàn)在2038年11月20日。

可能會帶來什么影響

GPS接收機在沒有做GPS周數(shù)翻轉(zhuǎn)預處理的情況下，將導致接收機的輸出時間返回到大約19年前。這對于依賴GPS授時的任何系統(tǒng)和應用，都可能造成影響。例如，在民航領域，授時基本都是依靠衛(wèi)星導航系統(tǒng)來完成，周數(shù)翻轉(zhuǎn)可能引發(fā)空管雷達信號數(shù)據(jù)混亂，會引起數(shù)據(jù)中斷、目標航跡與計劃不相關等問題。

另外，采用未做GPS周數(shù)翻轉(zhuǎn)處理的接收機來授時，也會對一些自動化運作的基礎設施領域產(chǎn)生影響，例如，電力、通信和金融領域所用的BITS系統(tǒng)。如果BITS系統(tǒng)只參考了GPS授時信號，則會造成BITS系統(tǒng)的時間跳變，可能造成系統(tǒng)癱瘓，影響大眾使用。在金融領域，還可能導致無法完成結算，給用戶帶來經(jīng)濟損失。

北斗系統(tǒng)是否有bug

我國北斗系統(tǒng)的設計人員結合GPS周數(shù)翻轉(zhuǎn)周期短和一般GNSS接收機使用壽命情況，在設計時，其周計數(shù)用13bit表示，翻轉(zhuǎn)周期是8 192周，大概是160年，從而有效規(guī)避了該問題。

其實，對應衛(wèi)星導航系統(tǒng)周數(shù)翻轉(zhuǎn)問題是必然會出現(xiàn)的，只是翻轉(zhuǎn)周期的長短問題。在用戶接收機中可以設計合理的算法規(guī)避這個問題，成為沒有bug的萬年歷。

摘自2019年《科技日報》