为了给大家展示接收机在周计数翻转时会发生什么情况，小编的同事在我们NSS8000的模拟器设置了周计数翻转点测试场景，具体来说就是在GPS系统下，至少打开4颗卫星，设置仿真时间从UTC时2019年4月6日23时55分0秒（小编提示：如果完全没有星历信息，开始时间可以从23时40分开始），到2019年4月7日0时55分0秒结束。

实测中，某厂家的接收机在测试过程中，在7日零点零秒的翻转点前后的时间输出分别为 2019年4月6日和 2025年8月17日，即在翻转点后时间直接跳到了2025年。

▲被测接收机翻转点前输出时间（正确）

▲被测接收机翻转点后输出时间（错误）

经过与厂家的反馈，在更新固件后，重新测试中，翻转点后输出时间就恢复成正常的4月7号了。

▲被测接收机更新固件再次测试的输出时间（正确）

看了上述的测试结果，大家千万不要以为小编在玩恶作剧，所有数据均为实测。不是小编在搞事情，目前使用年限在10年以上的GPS接收机，特别是使用GPS时间来转换UTC时间，并且做主要时频源的系统尤其会面临类似的风险。

熟悉导航圈的各位朋友可能会了解，近期国内相关接收机厂家，如华测、司南等，都先后针对GPS周计数翻转发了预警告示或者产品声明等。其实，国外厂家和机构针对此情况也在密集告示和表态，比如下边这个公告。 

NovAtel这款机器在17年的时间就发现了问题，而且影响更严重，测试中在翻转点后会无法工作，必须更新软件。另外， NovAtel还发了公告，其OEM6接收机的固件版本低于6.510时，在翻转点测试时在上报的参考周可能出现错误。这会导致什么结果，厂家没有细说，但以小编的理解，很有可能会导致UTC的时间跳回到这一轮周计数的GPS起始时间，即1999年8月21日。【1】

小编又在网上仔细找了下，发现类似情况也在Motorola，Trimble等厂家中存在，比如Oncore UT+接收机在16年时候已经确认老的固件会存在问题，Trimble也在声明中指出其BD9XX和BX9XX机型的2.32版以后的固件是没有问题，往前就不一定保证了。【2】面对周计数翻转可能带来的问题，美国政府部门也同步在告警，像国土安全部就针对基础设施中可能存在的风险进行了提示。【3】根据小编与做接收机的同事了解，其实在GPS的接口控制文件，即IS-GPS-200中【4】中，对如何由GPS时转换到UTC时有详细的算法，但由于各个理解不同，采用的方法不同，特别是个别老机型在设计时如果考虑不周全，是会出现各种问题。总之，预计在2019年4月7日GPS周计数翻转时，接收机只会输出两种结果，一个是对的时间，一个是错的时间，至于可能出现的错误情况估计就五花八门了。列夫·托尔斯泰说过：“幸福的家庭家家相似，不幸的家庭各各不同。”看到这，小编则想说：“做对了的接收机台台相似，做错了的接收却各有各自错误的原因！”

GPS周计数翻转是怎么回事？

小编已经说了周计数翻转可能带来的结果，但周计数翻转是什么回事呢？各位看官如果了解的就可以跳过了，如果不清楚的，让小编为您娓娓道来。

GPS运行之初，为了精密导航和测量的需要就建立了专用的时间系统。GPS时由整周计数（WN）和秒计数（TOW）构成。以1980年1月6日世界协调时（UTC）零点开始起算，GPS时最大时间单位是周（一周：604800秒），每1024周为一循环周期。初期在编排导航电文时，可能由于资源紧张或者考虑不够长远，只给整周计数安排了10bit（二进制数），因此周计数会在0-1023区间循环，当GPS周计数达到1024时，导航电文中的周计数数将重置为0并重新开始计数，即GPS周计数翻转。

众所周知的，GPS系统的信号调制方式采用的是码分多址（CDMA）的形式。经典的GPS L1C/A信号中，可以大致分成三个层次，即RF载波，调制伪码和数据波形。此次周计数翻转事件涉及到的电文即是数据波形中数据的汇总，具体来说此次涉及到的WN计数位就于电文中第一子帧（参考下图）。由于卫星广播的电文中将周计数定义（即WN）为10bit（0-1023），核算下来对应的大约是19.7年，而一旦这个周期数字达到1024，GPS电文中将指示周从1024更改为0周，开启下一个循环周期。历史上，上一次周期翻转发生在1999年8月21日，就曾出现过部分GPS接收机误将时间解算时间为1980年1月6日的情况；而预计再下一次的翻转会发生在2038年11月20号。

▲GPS L1C/A第一子帧定义

说了GPS系统的情况，其他系统的情况如何，也让我们一起来看看。通过研究各个卫星导航系统ICD文件，将全球各大卫星系统周计数翻转情况汇总如下：

从上表可以看出，GPS作为最早具备完全操作能力（FOC）的系统，在各方面都进行了探索，也为后人积累不少经验。后续的北斗和Galileo都借鉴了相关情况，对WN的bit数进行了扩展，延长了翻转间隔时间。

小编在之前的文章中提到过GPS现代化计划。GPS在后续的信号中，包括L1C,L2C和L5等，为了改善周计数翻转的情况，在新的电文格式（CNAV）中，也将使用13比特字段来表示GPS周数。未来使用13比特字段电文的新GPS接收器在1,024周时期内将不会出现问题。

如何应对GPS周计数翻转？

小编上边啰嗦了挺多，那么GPS周计数翻转如何应对呢？其实应对之策，在各个政府部门和厂家的提示中都已经讲了不少，小编这里再狗尾续貂的汇总一下吧。

1、首先，还是要了解自己的授时系统和GPS周计数翻转的影响。由于GPS系统最早投入使用，基于其绝佳的定位和授时功能，在全球范围内广泛应用。目前，在很多基础设施中，像电力，通信和银行等使用的BITS系统的主钟一般都首选GNSS信号授时，这里边估计又有些仅单独参考了GPS信号。如果这类系统在通过GPS时转换UTC时间时，没有完全参考IS-GPS-200规定的内容，那么在翻转点就有可能存在UTC时间错误的情况。

2、在了解自己系统的基础上，还是有必要查看下各个厂家的公示信息，或者直接咨询厂家设备情况。根据小编目前的了解，大部分的产品应该是不存在翻转点风险的，而且相关厂家应该都已经有了应对计划，并且针对可能出现问题的机型出了可升级的软件版本。

3、当然，还有一个更简便的方法，就是用导航模拟器直接就翻转点场景进行测试，从而验证接收机设备能否能应对GPS周翻转，就像本文一开始提到的测试场景和方法。用模拟器来设置各种过去、现在和未来可能出现的场景及边界条件，在接收机的研发和使用中进行可重复、可控制的测试，不仅是接收机用户，更是接收机研发、生产厂家中经常采用的方法。关于测试的重要性，小编不禁想提醒大家：

      各位看官对周计数翻转还有什么疑惑或者接收机在测试中有问题的，欢迎留言与小编联系，我们的NSS8000信号源不仅包含周计数翻转场景，还可以对UTC跳秒等进行仿真。小编的领导说了，解决大家测试中相关问题是我们的本职，如果要试用模拟器来排查相关问题的，都是免费哦！欢迎大家来电骚扰了！

参考【1】https://www.novatel.com/assets/Documents/Bulletins/Era-Rollover-2019-Bulletin.pdf

参考【2】http://trl.trimble.com/docushare/dsweb/Get/Document-904932

参考【3】https://ics-cert.us-cert.gov/Memorandum-US-Owners-and-Operators-Using-GPS-Obtain-UTC-Time

参考【4】https://www.gps.gov/technical/icwg/