10.23 GPS“歸零”影響甚微 北斗三號將提前半年就位

【PConline 資訊】GPS(全球定位系統)被廣泛使用來確定地球上的位置。此外,該系統還可以顯示時間。 GPS接收器實際上依賴於這些來自衛星的數據,它們不僅可以告知時間,而且可以使基於位置的服務正常工作。不幸的是,今年11月初第二次GPS週數翻轉問題將影響部分舊設備。

GPS“归零”影响甚微 北斗三号将提前半年就位

人類可能對時間有一種幾乎與生俱來的理解,但計算機卻沒有,它們只是用一串數字記錄時間的流逝,讓軟件來解釋並轉換成人類能讀懂的東西。這種數字格式常常受到當時使用慣例或技術限制影響。例如,著名千年蟲問題是由一些系統只使用兩個數字來表示年份造成的。

GPS週數翻轉情況與前者類似。由於硬件限制,系統在一個只有10位的空間裡計算週數,這意味著它只能從第0周到第1023周。一旦到達第1024周,週數計數器將翻轉到0,這可能會導致GPS接收器工作不正常。幸運的是,此“ GPS週數翻轉”問題僅每19.7年發生一次,第一次是1999年8月21日,第二次是在2019年4月6日。更好的是,GPS設備已更新為使用13位空間計算週數,因此翻轉僅157年一次,今年早些時候發生的GPS週數翻轉問題沒有造成太大影響。

此前,蘋果已經發出警告2012年及更早推出的iPhone和iPad所有者,下一次GPS週數翻轉將於2019年11月3日UTC時間上午12:00進行,這些設備將受到影響。蘋果的解決方案很簡單,用戶只需將設備更新到iOS 10.3.4,或者更新到iOS 9.3.6。Verizon也發出了同樣的警告,部分三星、谷歌和其他公司的Android設備將受到影響。

與GPS相比,更年輕的北斗系統則有著更長的翻轉週期。我國的北斗系統設計人員結合GPS週數翻轉週期短和一般GNSS接收機使用壽命情況,在設計時,其周計數用13bit表示,翻轉週期是8192周,大概是160年,從而有效規避了該問題。其實,對應衛星導航系統週數翻轉問題,是必然會出現的,只是翻轉週期的長短問題,但是在用戶接收機中可以設計合理的算法而規避這個問題,成為沒有bug的萬年曆。

值得一提的是,在近日舉行的中國-中亞北斗合作論壇上,中國衛星導航系統管理辦公室主任冉承其在接受採訪時表示,明年6月底前將完成所有北斗三號衛星發射,提前半年完成進度。北斗將為世界貢獻一個覆蓋全球、性能先進、一流的衛星導航系統。

相比起最初的北斗一號採用三顆組網衛星,有源定位,可進行區域導航定位、雙向數字報文通信及精密授時等服務。服務範圍僅限國內,授時精度為100納秒。北斗三號將由30顆組網衛星組成,採用無源與有源導航相結合的方式。服務範圍涵蓋全球,定位精度為2.5米至5秒,測速精度優於0.2米每秒,授時精度優於20納秒。

當然,GPS也沒有停下發展的腳步。據悉,在今年8月一枚“德爾塔4”火箭攜帶美國空軍的“GPS III SV02”衛星從佛羅里達州卡納維拉爾角空軍基地升空,近2個小時後成功將衛星送入中地球軌道。這顆衛星又名 “麥哲倫”,由美國洛克希德-馬丁公司研製,據稱其定位精度是當前GPS系統的3倍,抗干擾能力是當前GPS系統的8倍,15年的設計在軌運行壽命也比當前GPS系統衛星長25%。2018年12月23日,美國太空探索技術公司“獵鷹9”火箭將首顆第三代GPS衛星“韋斯普奇”送入太空。“韋斯普奇”並未立即投入使用,完成在軌監測後,目前正與其他衛星進行系統整合測試。“麥哲倫”預計明年才能交付。目前美國有31顆在軌運行的GPS衛星,提供定位、導航和授時服務,“韋斯普奇”和“麥哲倫”將替換目前在軌運行的兩顆GPS衛星。據報道,美國空軍計劃在未來20年發射30多顆第三代GPS衛星。


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