国家授时中心标准时间的优势

世界上最宝贵的东西是什么？

我相信很多人的答案是——“时间”。

在皇帝身边，也有一群职位更高的星象学专家。他们负责夜观天象、制定历法，指导农民按时进行播种、施肥和收获。

历史上对这种建立时间标准、传递时间信息的行为，称为“敬记天时，以授民也”，缩写一下，也就是“授时”。

国外呢，则将这种行为称之为时间服务，也就是Time Service。

▉ 从历书时到原子时，时间系统的演进

到了17~19世纪，随着人类机械工艺的不断精进，钟表制造业进入了高速发展期，并实现了工业化生产。

钟表的迅速普及，逐渐改变了人们的时间观念，也推动了社会的发展和进步。

怀表——19世纪英伦绅士的标配

进入20世纪后，电子工业迅速发展，电池驱动钟、交流电钟、电机械表、石英电子钟表相继问世。钟表进入了微电子技术与精密机械相结合的石英化新时期，每日误差逐渐被控制在0.5秒以内。

与此同时，人类对时间的认知也进入了全新阶段，逐步建立了“时间系统”的概念。

时间系统，也称为时间频率基准。说白了，就是如何衡量时间。

常见的时间系统包括三种，分别是：

以地球自转周期为基准的世界时（Universal Time，UT）以地球绕太阳公转周期为基准的历书时（Ephemeris Time，ET）以物质内部原子（例如铯原子）发射的电磁振荡频率为基准的原子时（Atomic time，AT）

世界时存在不均匀性，历书时测量精度低，所以，1967年第13届世界度量衡会议上，各国代表投票决定采用原子时取代历书时，作为基本时间计量系统。原子时的秒长，被规定为国际单位制的时间单位，作为三大物理量的基本单位之一。

目前国际通用的标准时间，叫做协调世界时（Universal Time Coordinated，UTC），也称“世界标准时间”。它是原子时和世界时的结合，以原子时的秒长为基础，在时刻上尽量接近于世界时。

我们都知道，地球根据经度分为24个时区。我们中国虽然地跨5个时区，但统一采用“北京时间”，也就是“UTC 8”时区。

天波和地波

2.长波授时

采用波长在10km-1km（频率：30KHz～300KHz）的长波无线电进行授时。

国家授时中心的长波电台呼号为BPL，发射频率为100KHz。

长波授时信号的地波作用距离为1000-2000公里，天波信号为3000公里，基本覆盖我国内陆及近海海域，授时精度为微秒量级。

3.低频时码授时

低频时码授时属于一种特殊的长波授时，它适用于区域性的标准时间频率传输。

国家授时中心采用载频为68.5KHz的连续波时码授时体制技术。

我们常见的电波钟/电波表，就可以接收这种信号，自动进行时间校对，精度可以达到30万年误差不超过1秒。

NTP配置界面

7.卫星授时

前面我们介绍的都是地基的授时方式，接下来，我们来看看现在最流行的天基授时方式，也就是“卫星授时”。

我们每天都会用到百度、高德这样的导航和定位App。大家应该也知道，这些App之所以能实现导航和定位，是因为手机能够和卫星通讯，使用卫星提供的服务。

▉ 授时服务的应用场景

说了半天，我们为什么需要精度这么高的授时服务呢？难道只是为了方便网购秒杀吗？

人类竞技运动，一般只精确到毫秒级

最早期的高精度授时应用需求，来自航空航天。

航空航天飞行器，往往以极高的速度飞行。如果没有精准的时间同步，就无法对飞行器的准确位置进行确认。

尤其是太空对接等场景，如果两个飞行器的时间不同步，那么距离就会差之千里，飞行姿态也会存在巨大误差，最终导致严重事故。

电网设备

金融领域同样依赖时间同步。

现在我们都是数字化金融，所有的交易都通过电脑和网络进行。系统时间不同步，很可能导致交易失败，在瞬息万变的市场中错过机会。不同步的时间，也有可能被黑客利用，给系统带来安全隐患。

我们所熟悉的通信系统，同样离不开高精度授时的支持。

我们现在使用的5G，基本上也是采用TDD时分复用模式。在大速率数据传输过程中，对时间同步精度要求极高。如果通信设备之间时间不同步，将影响时隙和帧，进而影响业务的正常进行。

除了上述行业之外，包括交通调度、地理测绘、防震减灾、气象监测等各个领域，都对高精度时间同步有刚性需求。

▉ 高精度授时模组

目前来看，GNSS卫星授时凭借授时精度高、覆盖范围广、实现成本低等优势，已然成为最受用户欢迎、应用最为广泛的授时方式。

越来越多的行业选择GNSS卫星授时，作为本行业的时间解决方案。GNSS授时模组新品迭出，发货量逐年攀升，市场前景一片大好。

以移远通信的L26-T和LC98S模组为例。

这两款模组都是车规级高精度GNSS授时模组，支持 GPS、GLONASS、BeiDou、Galileo 和QZSS 多卫星系统，并集成差分全球定位系统（DGPS）和星基增强系统（SBAS）（包括WAAS、EGNOS、MSAS和GAGAN)，可显著提高授时稳定性和精准性。即使在复杂信号环境下，也可提供高精度、高完整性的精密授时服务。

Position hold模式的存在，大幅减小了模组的授时抖动。支持单星授时，即使在可见卫星只有一颗的情况下也能保持高精度授时。AGNSS功能，也可以帮助模组显著缩减首次定位时间。