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。现代最常用的授时方式就是卫星授时，且广泛应用于车载导航、车辆监控、交通调度、航运、通信基站、电力金融授时等领域。那么，古今中外都有哪些计时技术呢？本篇就带大家一起领略古今中外的计时授时技术！

1、圭表

圭表是古代一种既简单又重要的测天仪器，它由垂直的“表”和水平的“圭”组成。古人以正午时的表影长度来确定节气和一年的长度。

2、钟鼓楼

古人将黑夜分为五更，每更次为一个时辰，即现代的两个小时。钟鼓楼采用“铜壶滴漏+钟+鼓”的计时报时，每日始于暮鼓，止于晨钟。

3、香钟

利用燃烧香料来计时的仪器，至迟出现于北宋(960-1127年)时期。每隔一段时间，香便会烧断一条线，使金属球跌进下面的铜盘，发出响声，报告时间。

4、观星台

观星台是中国最早的天文台，用途相当于测量日影的圭表。高耸的城楼式建筑相当于一根直立于地面上的竿子，台下正北方的“长堤”则是一把用来度量日影长度的“量天尺”。

5、延祐滴漏

整件仪器由日壶、月壶、星壶和受水壶、时辰刻度铜尺、木制浮箭组成，受水壶中的木箭与铜表尺上的时辰刻度相对照，便指示当时的时间。

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。

　　我们国家所处的时区

　　▉ 授时到底有哪些方式

　　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。

总结：

GNSS卫星授时拥有明显的技术优势——授时精度更高，覆盖范围更广。

资料参考：www.skylab.com.cn/newsview-1015.html

更高的授时精度：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；SKYLAB现有GPS授时模块，北斗授时模块授时精度可达10nS，15nS，20nS。

更广的覆盖范围：得益于GNSS卫星的信号覆盖，在弱信号或者无网络覆盖的高山丛林等环境，尤其是针对远洋航海及航空航天场景，GNSS卫星授时可以无视物理传播距离的限制，实时输出时间数据，供GNSS授时模块解码并快速将设备与原子钟进行时间同步。

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