GPS 如何給世界帶來時間

欄目：公司新聞發布時間：2017-08-04

了解正確的時間有時候對于我們來說是理所當然的，但是是誰決定正確的時間是多少呢？他們是怎么決定的呢，并且GPS適合于正確的時間是在哪發生的？

答案是：國際度量局（BIPM，巴黎），告訴我們1米的長度也告訴我們什么是時間。為了確定時間，他們依靠于全球的時間實驗室的貢獻，每個時間實驗室都保持自己的時間測量，并將其與GPS時間進行比較。

一個時鐘是其他時鐘的標準

時鐘實驗室采用精確的時鐘，銫原子鐘和氫鐘是很受歡迎的。雖然這些時鐘是非常可靠的（精確到每天約2納秒），但仍有小的變化。在巴黎的BIPM，他們比較世界各地定時實驗室的時鐘性能，并通過使用所有貢獻時間的加權平均值，計算所謂的UTC（協調世界時間）。具有更好性能或更穩定的時鐘的實驗室在UTC的計算中占更多的分量。

圖1: UTC時間是來自世界各地許多時間實驗室的共同輸入的結果

這意味著實時UTC只是一個近似的時間，雖然非常準確,并且由更精確的計算確定的時間。Circular-T日報,每月公布BIPM包含適用于上個月UTC的一些小的修正。

GPS共視接收機放在哪里？

每個提交UTC的時間實驗室測量其自己的UTC版本，例如，UTCBrussels是UTC的比利時時間。那么BIPM如何比較所有這些不同的時鐘的性能？答案是，它使用GPS共視接收機或更精確地，GNSS（全球導航衛星系統）接收器，除了GPS之外，還跟蹤星座諸如GLONASS，Galileo，BeiDou和IRNSS。

精確的時間測量是每個GPS接收機的核心。通過測量衛星信號到接收器的傳播時間來確定計算位置的衛星和接收器之間的距離。在通過時間中1納秒的誤差轉換為距離上的30cm的誤差。 GPS衛星星座使用其自己的精確測量的時間稱為GPS時間，每個衛星都有其自己的機載原子鐘集合。因此衛星可以被視為非常精確的飛行時鐘。

通過跟蹤GPS衛星，接收機可以記錄其自己的接收機時鐘和衛星時鐘之間的時間差，例如。 UTCBrussels - GPS時間。這些時間差以及其他信息以CGGTTS的數據格式收集并發送到BIPM。使用CGGTTS和其他數據，BIPM可以將Brussels的時鐘與New York的時鐘相比較，使用GPS時間減去個體差異：一種稱為“共視法”的技術。

UTCBrussels - UTCNew York =（UTCBrussels - GPS時間） - （UTCNew York - GPS時間）上述兩個GPS時間項彼此抵消，留下UTCBrussels和UTCNew York之間的差異.

圖2：通過將各個時鐘與GPS時間進行比較，可以將它們彼此進行比較

設置時間實驗室

為了比較世界各地定時實驗室中使用的原子鐘，他們需要連接到GPS共視時間比對接收機。這是一種特殊類型的接收機，它可以使用外部原子鐘而不是自己的時鐘，以下使用原子鐘的兩個輸出信號：秒脈沖同步到UTC（PPS IN）和10 MHz正弦波的頻率參考（REF IN）。時間實驗室的基本成分如圖3所示。然而，為了達到所需的納秒精度，還需要大量的專業知識和準備。應準確校準設置中所有元件的信號延遲，為此，BIPM保留一組預校準的行進接收器作為校準參考。除了提供用于計算UTC的定時接收機，Septentrio也為BIPM提供了用于校準的定時接收機。