GPS“清零”，北斗能否替代，4月6日過后，民眾日常生活中經(jīng)常使用的全球定位系統(tǒng)GPS將迎來新周期，近日在舊金山召開的RSA美國信息安全大會上，有專家預(yù)測，舊GPS系統(tǒng)將在4月6日發(fā)生類似計算機(jī)千年蟲的錯誤，更有安全專家表示，自己絕不會在當(dāng)天搭乘飛機(jī)……GPS出問題，其他的導(dǎo)航系統(tǒng)是否能夠替代，這是民眾自然而然展開的話題，業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，GPS授時方面的問題，還是由相關(guān)措施來解決，如固件升級、提前演練設(shè)置應(yīng)對方案等，但從中長期來看，具有后發(fā)優(yōu)勢的國產(chǎn)北斗導(dǎo)航系統(tǒng)對GPS的替代將會成趨勢，GPS為什么會有“歸零”的現(xiàn)象，這會給我們帶來什么影響，我國的北斗系統(tǒng)是否也存在此問題，科學(xué)家們怎么看，有什么解決方案，為此。
“GPS周數(shù)翻轉(zhuǎn)”是啥，根據(jù)美國民用GPS服務(wù)接口委員會（CGSIC）近日發(fā)布的通知，GPS的整周計數(shù)值將于2019年4月6日24點由1023變?yōu)?，稱作GPS周數(shù)翻轉(zhuǎn)，這意味著GPS周計數(shù)將迎來新的周期，為什么會出現(xiàn)這樣的情況，“這個得從GPS系統(tǒng)的接口設(shè)計來解釋這個現(xiàn)象，”長期從事北斗導(dǎo)航系統(tǒng)相關(guān)建設(shè)工作的科學(xué)家，中科院空天信息研究院研究員、博士生導(dǎo)師徐穎說，GPS系統(tǒng)作為一個全球性的導(dǎo)航定位授時系統(tǒng)，在設(shè)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(yīng)UTC時間（世界協(xié)調(diào)時間）的1980年1月6日0時，為了達(dá)到授時的目的，則GPS系統(tǒng)通過導(dǎo)航信號不斷向用戶廣播當(dāng)前時刻所對應(yīng)的GPS時。
從而結(jié)合閏秒得到當(dāng)前UTC時刻，完成授時，中科院空天信息研究院工程師何智力說，因為多方面原因，GPS在設(shè)計之初，設(shè)計人員只用了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，就會發(fā)生GPS周數(shù)翻轉(zhuǎn)，出現(xiàn)迎接新一周的說法，1024周對應(yīng)到年上大概就是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，這次就正好是2019年4月6日，2038年11月20日將會出現(xiàn)下一次GPS周數(shù)翻轉(zhuǎn)，“打個比方，小朋友因為還沒有學(xué)習(xí)超過100的數(shù)，他每次數(shù)到100就又從0開始數(shù)，而按10進(jìn)制的計數(shù)規(guī)則，100以后是101，200以后是201……以此類推。
這就類似于GPS周數(shù)翻轉(zhuǎn)，”何智力說，可能會帶來什么影響，“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(yīng)用都可能會造成影響，”何智力認(rèn)為，在民航領(lǐng)域，授時基本都是依靠衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)來完成，所有自動化的設(shè)備都是以該時間來作為基準(zhǔn)的，因此，周數(shù)翻轉(zhuǎn)可能引發(fā)空管雷達(dá)信號數(shù)據(jù)混亂，會引起數(shù)據(jù)中斷、目標(biāo)航跡與計劃不相關(guān)等問題，同時氣象設(shè)備之間的信息交換也會因時間跳變而無法自動完成氣象信息對齊，造成氣象預(yù)報困難，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)來授時也會對一些自動化運作的基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域產(chǎn)生影響。
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，可能就會造成系統(tǒng)癱瘓，影響大眾使用，在金融領(lǐng)域，還可能造成無法完成結(jié)算，給用戶帶來經(jīng)濟(jì)損失，如何消除隱患，何智力表示，為了應(yīng)對GPS周數(shù)翻轉(zhuǎn)問題，一方面，各個行業(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)帶來授時錯誤問題，如果存在，應(yīng)要求GPS接收機(jī)供應(yīng)方更新固件，另一方面，使用GPS來進(jìn)行授時的用戶，要做好預(yù)案和仿真測試，排除隱患，如何檢查接收機(jī)是否會受到GPS周數(shù)翻轉(zhuǎn)影響，對于普通用戶，可聯(lián)系自己的GPS接收機(jī)供應(yīng)方，詢問是否存在這個隱患，何時會出現(xiàn)，及時更新固件，對于專業(yè)用戶，可以使用GPS信號模擬器來設(shè)置信號發(fā)播時刻。
反復(fù)測試GPS接收機(jī)是否會受到周數(shù)翻轉(zhuǎn)影響，北斗系統(tǒng)也有bug，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日將會出現(xiàn)下一次GPS周數(shù)翻轉(zhuǎn)，GPS周數(shù)翻轉(zhuǎn)大概就是19.7年，作為與美國GPS齊名的全球四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)之一，我國自主研發(fā)的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)已成為當(dāng)代中國一張耀眼的“國家名片”，那么北斗導(dǎo)航系統(tǒng)有沒有類似的bug呢，徐穎說，我國的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)也存在BD周數(shù)翻轉(zhuǎn)問題，但是我國的北斗系統(tǒng)設(shè)計人員結(jié)合GPS周數(shù)翻轉(zhuǎn)周期短和一般GNSS接收機(jī)使用壽命情況，在設(shè)計時，其周計數(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，其實。
是必然會出現(xiàn)的，只是翻轉(zhuǎn)周期的長短問題，但是在用戶接收機(jī)中可以設(shè)計合理的算法而規(guī)避這個問題，成為沒有bug的萬年歷，北斗的建設(shè)正在加速，目前，中國北斗導(dǎo)航系統(tǒng)處在全球組網(wǎng)階段，2018年12月，中國衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室主任、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)新聞發(fā)言人冉承其宣布：北斗三號基本系統(tǒng)完成建設(shè)，開始提供全球服務(wù)，2019年，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將繼續(xù)高密度全球組網(wǎng)，計劃發(fā)射8—10顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星，完成所有MEO（中圓軌道）衛(wèi)星發(fā)射，進(jìn)一步完善全球系統(tǒng)星座布局，全面提升系統(tǒng)服務(wù)性能和用戶體驗，業(yè)界認(rèn)為，北斗企業(yè)的市場空間正逐漸打開，國內(nèi)市場培育起來的產(chǎn)業(yè)鏈中游設(shè)備終端企業(yè)已具備國際市場競爭能力。
2017年我國GNSS產(chǎn)業(yè)市場份額占世界11%，低于美國，歐洲和日本，據(jù)中國衛(wèi)星導(dǎo)航定位協(xié)會預(yù)測，到2020年，中國將建成服務(wù)全球的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，屆時用戶規(guī)模將達(dá)到世界第一，年產(chǎn)值將超過4000億元，導(dǎo)航定位終端社會總持有量超過10億臺，GPS授時清零的問題雖然能夠提前防范化解，但問題的出現(xiàn)表明，誕生于上世紀(jì)50年代的系統(tǒng)，已不具備技術(shù)優(yōu)勢，北斗導(dǎo)航的替代應(yīng)用將是趨勢，產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)芤姹倍返闹鸩教娲鷳?yīng)用將推動產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，包括產(chǎn)業(yè)鏈上游的衛(wèi)星制造、衛(wèi)星發(fā)射以及旨在提高定位精度的地基增強(qiáng)和星基增強(qiáng)系統(tǒng)，中游主要包括基礎(chǔ)部件及北斗終端，而其中基礎(chǔ)部件作為“北斗自主可控”最關(guān)鍵的部分，主要由基帶芯片、射頻芯片、板卡、天線等構(gòu)成。如應(yīng)用于車聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域并最終將成就千億級的市場北斗系統(tǒng)整體沿著“總體部署-軍警推廣及行業(yè)應(yīng)用—大眾落地”的模式發(fā)展并將走向“標(biāo)配化”德寶官網(wǎng)：www.m.sdmtgc.com