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，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)間長短不一樣。