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  5. › Week Roll Over: GPS-Geräte könnten…

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  1. Anmerkungen zum Artikel

    Autor: mburnicki 09.04.19 - 10:22

    Schuld an der Misere sind meines Erachtens die Entwickler vieler GPS-Empfänger, die es sich bei der Auswertung der Satellitendaten zu einfach gemacht haben. Siehe:
    https://kb.meinbergglobal.com/kb/time_sync/gnss_systems/gps_wochennummer-uberlauf#eine_einfache_aber_fehleranfaellige_verarbeitung_der_wochennummer

    Viele GPS-Empfänger, die so arbeiten, wie im Abschitt unter dem Link beschrieben, können potentiell bei *irgendeinem* Wochenwechsel um 1024 Wochen zurückspringen und damit plötzlich und unerwartet ein komplett falsches Datum ausgeben.

    Bei GPS-Empfängern eines namhaften Herstellers, der die im Artikel genannte Wochennummer 860 als Umschaltschwelle eingebaut hatte, ist das bereits geschehen im Februar 2016, und es gibt andere Beispiele, wo der Rücksprung des ausgegebenen Datums an anderen Wochenenden passierte.

    Im Gegensatz zu dem jetzigen Ereignis, wo die von den Satelliten ausgesendete Wochennummer wie geplant übergelaufen ist, und wo jeder genau hingesehen hat, kommt das Problem also bei vielen GPS-Empfängern an *irgendeinem* Wochenende, wenn niemand damit rechnet.

    Was die neue, erweiterte (13 Bit-) Wochennummer angeht: Die wird ausschließlich von neueren Satelliten auf einem *zusätzlichen* neuen Signal übertragen. Für Empfänger, die dieses neue Signal noch nicht empfangen und decodieren, ändert sich nichts, sie werden auch nicht dadurch gestört. Für sie findet der nächste Rollover wieder ganz normal in 1024 Wochen statt, und das oben beschriebene potentielle Problem bleibt ebenfalls bestehen.

  2. Re: Anmerkungen zum Artikel

    Autor: treysis 10.04.19 - 17:49

    Das Problem ließe sich leicht umgehen, wenn man den Geräten das Datum manuell mitteilen könnte, damit sie dann daran erkennne können, in welcher Epoche sie sich befinden. So scheint es Meinberg ja auch zu handhaben (zusätzlich dazu, dass Meinberg auch einen internen Wochenzähler verwendet, der aber natürlich auch nur dann funktioniert, wenn das Gerät mindestens alle 1024 Wochen einmal in Betrieb genommen wird - klar, ein Grenzfall, aber wäre blöd, den nicht zu betrachten).

    Zum neuen Signal (CNAV): das ist vermutlich auch nicht durch ein bloßes Software-Update zu lösen. Zudem ist es noch pre-operational, und somit für bestimmte Verwendungen noch gar nicht freigegeben.

  3. Re: Anmerkungen zum Artikel

    Autor: mburnicki 10.04.19 - 22:19

    treysis schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > Das Problem ließe sich leicht umgehen, wenn man den Geräten das Datum
    > manuell mitteilen könnte, damit sie dann daran erkennne können, in welcher
    > Epoche sie sich befinden. So scheint es Meinberg ja auch zu handhaben

    Ja, in der Tat. Wird aber nur benötigt, wenn der RTC-Chip das aktuelle Datum "vergessen" hat.

    > (zusätzlich dazu, dass Meinberg auch einen internen Wochenzähler verwendet,
    > der aber natürlich auch nur dann funktioniert, wenn das Gerät mindestens
    > alle 1024 Wochen einmal in Betrieb genommen wird - klar, ein Grenzfall,
    > aber wäre blöd, den nicht zu betrachten).

    Die Empfänger von Meinberg haben einen RTC-Chip, der Zeit und Datum im ausgeschalteten Zustand weiterzählt. Falls nicht die Backup-Batterie leer ist, kann man durch das Datum aus der RTC die GPS-Epoche bestimmen.

    > Zum neuen Signal (CNAV): das ist vermutlich auch nicht durch ein bloßes
    > Software-Update zu lösen. Zudem ist es noch pre-operational, und somit für
    > bestimmte Verwendungen noch gar nicht freigegeben.

    Stimmt. Außerdem bieten viele Hersteller nicht sonderlich lange Updates für ältere Geräte an.

  4. Re: Anmerkungen zum Artikel

    Autor: treysis 10.04.19 - 22:27

    mburnicki schrieb:
    --------------------------------------------------------------------------------
    > treysis schrieb:
    > ---------------------------------------------------------------------------
    > -----
    > > Das Problem ließe sich leicht umgehen, wenn man den Geräten das Datum
    > > manuell mitteilen könnte, damit sie dann daran erkennne können, in
    > welcher
    > > Epoche sie sich befinden. So scheint es Meinberg ja auch zu handhaben
    >
    > Ja, in der Tat. Wird aber nur benötigt, wenn der RTC-Chip das aktuelle
    > Datum "vergessen" hat.
    >
    > > (zusätzlich dazu, dass Meinberg auch einen internen Wochenzähler
    > verwendet,
    > > der aber natürlich auch nur dann funktioniert, wenn das Gerät mindestens
    > > alle 1024 Wochen einmal in Betrieb genommen wird - klar, ein Grenzfall,
    > > aber wäre blöd, den nicht zu betrachten).
    >
    > Die Empfänger von Meinberg haben einen RTC-Chip, der Zeit und Datum im
    > ausgeschalteten Zustand weiterzählt. Falls nicht die Backup-Batterie leer
    > ist, kann man durch das Datum aus der RTC die GPS-Epoche bestimmen.

    Mir ist noch eine Möglichkeit eingefallen: da sich GPS-Zeit zu UTC-Zeit andauernd wegen den Schaltsekunden verschiebt, und die Differenz aber mitgesendet wird, könnte man anhand dieser Differenz erkennen, in welcher Epoche man sich befinden muss: https://de.wikipedia.org/wiki/GPS-Zeit

    Bei Differenz 0-13 -> Epoche 0
    Bei Differenz 13-19(?) -> Epoche 1
    Bei Differenz 19(?)-xx -> Epoche 2

    Das sollte sich doch locker auf 50 Jahre vorhersagen lassen. Es muss ja nicht GENAU die Schaltsekunde mit dem Jahr korreliert werden, aber zusammen mit der Wochennummer geht das auch in Grenzfällen:

    Differenz 19 aber Wochennummer 0 -> Muss schon Epoche 1 sein
    Differenz >19 <25(?) aber Wochennummer 0 -> Muss schon Epoche 2 sein

  5. Re: Anmerkungen zum Artikel

    Autor: mburnicki 10.04.19 - 23:00

    treysis schrieb:
    > Mir ist noch eine Möglichkeit eingefallen: da sich GPS-Zeit zu UTC-Zeit
    > andauernd wegen den Schaltsekunden verschiebt, und die Differenz aber
    > mitgesendet wird, könnte man anhand dieser Differenz erkennen, in welcher
    > Epoche man sich befinden muss: de.wikipedia.org
    >
    > Bei Differenz 0-13 -> Epoche 0
    > Bei Differenz 13-19(?) -> Epoche 1
    > Bei Differenz 19(?)-xx -> Epoche 2

    Die Idee ist sehr alt:
    http://www.leapsecond.com/notes/gpswnro.htm#two

    > Das sollte sich doch locker auf 50 Jahre vorhersagen lassen. Es muss ja
    > nicht GENAU die Schaltsekunde mit dem Jahr korreliert werden, aber zusammen
    > mit der Wochennummer geht das auch in Grenzfällen:
    >
    > Differenz 19 aber Wochennummer 0 -> Muss schon Epoche 1 sein
    > Differenz >19 <25(?) aber Wochennummer 0 -> Muss schon Epoche 2 sein

    Leider verhält sich die Erddrehung nicht besonders vorhersehbar. "Früher" gab es üblicherweise in Abständen von 1 oder 1.5 Jahren eine Schaltsekunde, dann 7 (!) Jahre lang gar keine. In dieser Zeit ist viel Software entwickelt worden, wo viele Programmierer nicht auf dem Schirm hatten, dass es Schaltsekunden überhaupt gibt, und als dann mal wieder eine kam, gab es jede Menge Probleme.

    Hier gibt es eine Übersicht:
    http://hpiers.obspm.fr/eop-pc/earthor/utc/leapsecond.html

    Im Nachhinein könnte man wohl eine GPS-Epoche ableiten, aber das wird wohl als zu ungewiss für die Zukunft angesehen.

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