我國兩顆天眼正式上崗 全球定位系統(tǒng)GPS“歸零”

　　據(jù)央視新聞客戶端報道 國防科工局、國家航天局宣布，我國高分辨率對地觀測系統(tǒng)的高分五號和六號兩顆衛(wèi)星正式投入使用。這標(biāo)志著我國我國高分辨率對地觀測系統(tǒng)已形成高空間分辨率、高時間分辨率、高光譜分辨率的天基對地觀測能力。

　　高分五號、六號衛(wèi)星分別于2018年5月9日和6月2日成功發(fā)射。

　　高分五號衛(wèi)星

　　高分五號是國內(nèi)光譜分辨率最高的衛(wèi)星，也是國際上首次實現(xiàn)對大氣和陸地進行綜合觀測的全譜段高光譜衛(wèi)星，可實現(xiàn)多種觀測數(shù)據(jù)融合應(yīng)用，為我國環(huán)境監(jiān)測、資源勘查、防災(zāi)減災(zāi)等行業(yè)提供高質(zhì)量、高可靠的高光譜數(shù)據(jù)。

　　高分五號可監(jiān)測二氧化氮和二氧化硫等污染氣體、二氧化碳和甲烷等溫室氣體以及大氣氣溶膠，特別是，高分五號衛(wèi)星首次實現(xiàn)了對污染氣體的高光譜遙感監(jiān)測，對臭氧也具備全球單日覆蓋監(jiān)測能力。

　　例如，高分五號成功繪制了全球臭氧總量分布和2018年南極臭氧洞圖像。

　　GF-5全球臭氧總量分布（2018年10月12日）

　　GF-5南極臭氧洞（2018年10月12日）

　　高分六號衛(wèi)星

　　高分六號衛(wèi)星是高分專項天基系統(tǒng)中兼顧普查與詳查能力、具有高度機動靈活性的高分辨率光學(xué)衛(wèi)星。該星與高分一號衛(wèi)星組網(wǎng)實現(xiàn)了對我國陸地區(qū)域2天的重訪觀測，極大提高了遙感數(shù)據(jù)的獲取規(guī)模和時效，有效彌補國內(nèi)外已有中高空間分辨率多光譜衛(wèi)星資源的不足，提升國產(chǎn)遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)的自給率和應(yīng)用范圍。

　　高分六號還是世界上第一顆具備紅邊波段的寬視場多光譜中高分辨率衛(wèi)星。相對與其他國產(chǎn)衛(wèi)星，高分六號衛(wèi)星可以說是真正意義上的“中國農(nóng)業(yè)一號衛(wèi)星”。

　　利用高分六號衛(wèi)星寬幅相機新增波段，改進了作物識別、農(nóng)田洪澇災(zāi)害監(jiān)測、土地沙化調(diào)查、積雪覆蓋監(jiān)測等技術(shù)方法和模型，這些技術(shù)和數(shù)據(jù)已成果應(yīng)用在在2018年的玉米大豆面積監(jiān)測、2018年安徽洪澇災(zāi)害作物損失評價、部分地區(qū)果園和設(shè)施農(nóng)業(yè)分布調(diào)查、2019年冬小麥和大蒜等作物面積監(jiān)測、農(nóng)村人居環(huán)境監(jiān)測等工作中。

　　高分辨率對地觀測系統(tǒng)重大專項是《國家中長期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》確定的十六個重大科技專項之一， 2010年批準啟動實施以來，已成功發(fā)射高分一號至高分六號等六顆衛(wèi)星，數(shù)據(jù)源不斷豐富。

　　目前可涵蓋不同空間分辨率、不同覆蓋寬度、不同譜段、不同重訪周期的高分數(shù)據(jù)型譜基本形成，與其他民用衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)相配合，為高分遙感應(yīng)用奠定了堅實基礎(chǔ)。高分專項衛(wèi)星數(shù)據(jù)已廣泛應(yīng)用于20個行業(yè)、30個省域，在國土、環(huán)保、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、測繪等領(lǐng)域應(yīng)用中取得了重要成果。

　　高分專項已設(shè)立了30個省級高分數(shù)據(jù)與應(yīng)用中心，取得了一大批的應(yīng)用成果，為促進區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展、提升地方政府現(xiàn)代化治理能力等提供了服務(wù)支撐。

　　全球定位系統(tǒng)“歸零”

　　GPS（全球定位系統(tǒng)）將在今年4月6日進行“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……

　　GPS“歸零”實際上是“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（CGSIC）近日發(fā)布通知，GPS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)。

　　該現(xiàn)象的出現(xiàn)與當(dāng)時GPS系統(tǒng)的接口設(shè)計有關(guān)，據(jù)悉，GPS系統(tǒng)作為全球性的導(dǎo)航定位授時系統(tǒng)，在設(shè)計之初就建立了一套時間系統(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，系統(tǒng)設(shè)計人員通過周計數(shù)（WN）和周內(nèi)秒（TOW）來共同表示當(dāng)前時刻距離GPS初始時刻的時間差，從而結(jié)合閏秒得到當(dāng)前UTC時刻，完成授時。

　　因多方面原因，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)到年時間大概是19.7年，從GPS系統(tǒng)時起始時刻算起，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)。

　　可能帶來的影響

　　GPS接收機在沒有做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。據(jù)悉，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的。

　　因此，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(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，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授時信號，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，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。但只要是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)都存在周數(shù)翻轉(zhuǎn)問題，只是周期時間長短不一樣。