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下面的场景经常发生在我身上:别人问我是哪个单位的,我会有些自豪地告诉他/她“做高精度授时的”,但尴尬的是,很多人表示没有听说过,或者说不知道“授时”是什么。今天,我们就来仔细的说说“授时”的那些事儿。
授时是什么?
“授时”这个词已经出现很多年了,比如东汉发明地动仪的张衡说过“规天矩地,授时顺乡”,宋朝苏轼说过“授时赋政,亦郡守之常”,当然可不止这几个耳熟能详的名人说过。
言归正传,所谓“授时”,简单的说就是如果我有准确并稳定的时间,然后我通过一些授时手段将它传递给你的这一过程。外国人把“授时”叫做“Time Service”,道理是一样的
授时的手段有哪些?
了解了授时的概念,接下来介绍一下授时具体的手段。今天我主要介绍几种基于无线电技术发展而产生的高精度授时手段。
1.卫星导航授时
北斗卫星导航系统的时间叫做BDT,我国的卫星授时由北斗系统承担。BDT通过国家授时中心标校与UTC(NTSC)与国际UTC建立联系。该系统由空间段、地面段和用户段组成。用户使用北斗卫星信号接收设备可实现卫星定时,目前精度达到纳秒量级。
2.网络授时
网络授时就是利用互联网传送标准时间。目前,国家授时中心提供两种计算机网络时间服务:SNTP(Simple Network Time Protocol)校时服务器和“时间精灵”服务。其中SNTP校时服务的IP地址是:210.72.145.44,同步精度约10毫秒。
3.长波授时(BPL)
长波指频率为30kHz~300kHz,波长为1千米~10千米范围内的电磁波。在20世纪70年代初我国开始建设自己专门用于时频传递的罗兰-C体制长波授时台。国家授时中心的长波授时采用的发射频率为100KHz,电台呼号为BPL。
长波授时系统的信号通过地波和天波传播。地波传播是通过大地传导无线电信号,信号稳定,授时性能可靠;天波传播是靠电离层反射,由于夜晚电离层高度高于白天,因此天波传播路径有昼夜区别,授时性能较差。一个长波授时台信号的覆盖范围地波约1000千米,天波≤1500千米。我国的长波授时系统覆盖范围为我国内陆及近海海域,定时精度为微秒量级。利用长波(低频)进行时间频率传递与校准,是一种覆盖能力比短波强,校准的准确度更高的授时方法。
长波授时示意图
4.短波授时(BPM)
短波指频率为3MHz~30MHz,波长为10~100米范围内的电磁波。国家授时中心的短波授时采用的发射频率分别为2.5MHz(15:30~9:00发播)、5MHz(全天候)、10MHz(全天候)、15MHz(9:00~17:00发播),电台呼号为BPM。
短波授时信号传播方式有2种:地波传输和天波传输。在距离授时台100千米的范围内,使用地波传输时间信号;依靠电离层对短波的多次反射实现的天波传播,可将信号传播到很远的地方。因此,短波授时信号覆盖半径约3000千米,用4个频率交替发播结合可覆盖全国疆域,授时精度为1 ~3毫秒。
授时的核心和基础是守时,也就是说国家授时中心的UTC(NTSC)时间基准是我国的“授时之本,用时之源”。科学技术发展和社会进步互相推动和促进,未来授时技术的发展更是不可限量,授时精度势必越来越高。
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