了解时间简说的授时与标准时间传递

建立并保持某种时间标准，例如协调世界时UTC，以一定手段把这一标准时间信息传送出去，使用户能有效获得精准时间，这一系统工程，在国外叫时间服务，在我国称为授时。

授时这一称谓来源于《尚书·尧典》中下述一段文字：“乃命羲和，钦若昊天，历象日月星辰，敬授民时。”

图4　古城西安的钟楼和鼓楼

授时有着悠久的历史，它随科学技术的发展而不断进步。在我国古代，多以敲钟击鼓的方式报时。古都西安自汉唐开始，直到民国初年，一直沿用“钟鼓司辰”。就是清晨在钟楼敲钟，黄昏在鼓楼击鼓，利用钟声和鼓声报时。

即使在现代，有些地方仍然保留着钟声报时的传统。例如，位于西安市临潼区的国家授时中心的门楼上，装有一面大钟，每天从早晨7点到晚上9点的整点时刻，通过自动机械系统进行敲钟报时，雄浑的钟声大概可以覆盖1千米范围，作用虽然不大，但它代表着国家授时中心对古都西安“钟鼓司辰”这一历史的尊重和传承。还有一个地方就是英国伦敦的大本钟，它是伦敦的标志性建筑之一，建于1859年，位于泰晤士河畔，由格林尼治天文台标准时间校准，每1刻钟敲响1次，为伦敦市民和来访者报时。

图5　伦敦大本钟

现代授时包含测时、守时（保持时间）、播时（无线电信号发射）、刊布时号改正数等内容。在天文时间标准的情况下，通过天文观测测定时间，以石英钟等天文计时保持时间。在原子时标准情况下，测时由实验室通过原子钟钟组相互比对实现，以原子钟组保持时间。现代播时主要凭借无线电信号传输，其主要方法有：

（1）短波授时。

20世纪初出现的利用短波波段频率（3～30 MHz）发射信号的播时系统，其定时精度为毫秒（10-3s）量级。目前，世界上许多国家都建有短波授时台，并按国际电信联盟（ITU）规定的频率（2.5 MHz，5.0 MHz，10.0 MHz，15.0 MHz，20.0 MHz，25.0 MHz）和标准发播各自短波时号。我国的短波时号由中国科学院国家授时中心短波授时台发播。电台呼号为BPM。它用2.5 MHz，5.0 MHz，10.0 MHz，15.0 MHz 4个频道，全天连续发播UTC时号和时码等标准时间和频率信息。

（2）长波授时。

20世纪60年代出现的利用长波波段频率（30～300 k Hz）发射时号的播时系统。长波无线电信号具有沿地球表面和经电离层反射2个传播通道。通过对大地电导率和大气折射率的研究，可较精确地测定信号传播路径延迟，因此长波授时的精度较高，为微秒量级。目前，世界上一些发达国家都建有长波授时台。我国的长波授时由国家授时中心的BPL长波授时台承担。BPL长波授时台以100k Hz频率发射编码脉冲式时号，可用于导航和授时，地波信号定时精度为±0.5μs，天波信号定时精度为±lμs。

（3）卫星授时。

卫星授时是经由导航卫星传送标准时间的授时系统。它的信号覆盖范围大，传递精度高，是当前广泛采用的高精度授时方法。它的定时精度为纳秒量级。

图6　BPM短波授时台

图7　BPL长波授时台(www.xing528.com)

授时是卫星导航系统的重要功能之一。目前，提供授时服务的有美国的GPS系统，俄罗斯的格洛纳斯系统，中国的北斗系统。在建的有欧盟的伽利略系统。

GPS卫星传递的时间被称为GPS时间。它可溯源到美国海军天文台（USNO）保持的协调世界时UTC（USNO）。从1980年1月6日0时起，GPS时间与UTC同步，即（GPS-UTC）=0，此后不再实施闰秒，与UTC保持整秒数累积之差。因为在这一时刻，UTC与国际原子时TAI相差19 s，所以

GPS时间=TAI+19s+C

式中，C为必要时添加的调整量。

格洛纳斯传送的时间可溯源到俄罗斯时间计量与空间研究所（IMVP）保持的协调世界时UTC（IMVP）。

北斗系统传送的时间可溯源到中国科学院国家授时中心（NTSC）保持的协调世界时UTC（NTSC）。

图8　卫星授时示意图

（4）电视授时。

它是利用电视信号垂直消隐间隔的正弦波群，或稳定的彩色正弦波信号传送标准时间的授时服务系统。定时精度可达微秒量级。

（5）网络授时。

它利用网络系统传送标准时间信息，主要为网络系统内计算机的时钟同步提供参考信号，定时精度为毫秒量级。

（6）电话授时。

利用公共电话系统传送标准时间信息。它采用咨询方式向用户提供包含有年、月、日、时、分、秒信息的时码信息。它属于点—点有线传输。定时精度为毫秒量级。

当代时间标准是原子时，它由原子钟组比对资料经数学处理计算得到，处理计算需要一定时间。因此，授时台时号发射时刻是它之前某一准确时刻T的外推预报值。授时台处理T时刻之后的钟组资料，对预报值做出事后修正，这个修正值称为时号改正数。用户时号接收时刻加时号改正数，以及时号传播路径延迟改正，才是时号接收瞬间的准确时刻。授时部门会定期刊布它所发播的时号的改正数，供用户使用。