【科普】GNSS授时技术有哪些？

 计时工具和时间系统发生了巨变，授时方式当然也要跟着变。

授时过程，其实就是一个通信的过程。电磁理论改变了通信，也同样改变了授时。根据不同的电磁波频率以及传递手段，现代授时技术被分为以下几种：1.短波授时采用波长在100m～10m（频率：3MHz～30MHz）的短波无线电进行授时。以我们国家为例。在陕西临潼，有一个中国科学院国家授时中心总部。这里承担着我国国家标准时间（北京时间）的产生、保持和发播任务。
国家授时中心的授时台，设置在陕西蒲城。这里的短波电台会使用2.5MHz、5MHz、10MHz、15MHz频率，全天连续发播我国短波无线电时号，呼号为BPM。短波授时信号通过天波和地波传输。地波可以传输100公里，天波的话，覆盖半径超过3000公里，基本覆盖全国疆域，授时精度为毫秒量级。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。电波表4.电话授时利用电话网络传送标准时间，称为电话授时。例如，通过专用电话时码接收机，拨打国家授时中心的服务专线电话，即可自动获得标准北京时间显示和输出，授时精度10毫秒。5.电视授时哈哈，这个可不是指每天19点的新闻联播播报。大家应该都不会想到，其实中央电视台在自家的电视信号中，“偷偷”插入了由原子钟提供的时间信息。用户设备接收电视信号后，加以改正，便可实现定时，精度约为10微秒。6.网络授时这个大家应该比较熟悉。我们电脑上经常使用的NTP（Network Time Protocol，网络时间协议），就是网络授时。只要设置了目标NTP服务器的IP地址，本地计算机就可以实现时间同步。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。
提供导航定位服务的卫星系统，我们称之为GNSS系统（全球导航卫星系统）。大名鼎鼎的GPS，是美国的GNSS系统，也是全球最早的GNSS系统。而现在名声大噪的北斗，则是我们中国自主研发和建设的GNSS系统。同样具备全球覆盖能力的GNSS系统，还包括俄罗斯的GLONASS（格洛纳斯）和欧洲的Galileo（伽利略）。除了全球性的卫星系统之外，GNSS还包括一些区域性的系统以及增强系统。很多人并不知道，GNSS系统除了定位和导航之外，还有一个非常重要的功能，那就是——授时。
GNSS三大核心能力，通常简称为PVT，也就是Position（位置）、Velocity（速度）和Time（时间）。那么，GNSS是如何实现授时的呢？在每一颗GNSS卫星上，都配备有原子钟。这就使得发送的卫星信号中包含有精确的时间数据。通过专用接收机或者GNSS授时模组，可以对这些信号加以解码，就能快速地将设备与原子钟进行时间同步。相比于前面所说的长波、短波、网络等授时技术，GNSS卫星授时拥有明显的技术优势。首先，GNSS授时的精度更高。以北斗为例。北斗卫星导航系统的时间，叫做BDT。BDT属原子时，可以溯源到我国国家授时中心的协调世界时UTC，与UTC的时差控制准确度小于100ns。各授时方式的授时精度对比
除了精度之外，GNSS卫星授时还有先天的覆盖优势。长波、短波地基授时，都有物理传播距离的限制。如果遇到高山等环境阻隔，传播距离将进一步缩小。而GNSS卫星授时在覆盖能力上明显要强得多。尤其是针对远洋航海及航空航天场景，GNSS卫星授时更是优势明显。

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来源：上海北斗导航创新研究院

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