GPS 如何給世界帶來時間

欄目：公司新聞發(fā)布時間：2017-08-04

了解正確的時間有時候?qū)τ谖覀儊碚f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(fā)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(quán)平均值，計算所謂的UTC（協(xié)調(diào)世界時間）。具有更好性能或更穩(wěn)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(jié)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?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）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(wèi)星信號到接收器的傳播時間來確定計算位置的衛(wèi)星和接收器之間的距離。在通過時間中1納秒的誤差轉(zhuǎn)換為距離上的30cm的誤差。 GPS衛(wèi)星星座使用其自己的精確測量的時間稱為GPS時間，每個衛(wèi)星都有其自己的機載原子鐘集合。因此衛(wèi)星可以被視為非常精確的飛行時鐘。

通過跟蹤GPS衛(wèi)星，接收機可以記錄其自己的接收機時鐘和衛(wèi)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(shù)據(jù)格式收集并發(fā)送到BIPM。使用CGGTTS和其他數(shù)據(jù)，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(shù)。

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(shè)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(yè)知識和準備。應(yīng)準確校準設(shè)置中所有元件的信號延遲，為此，BIPM保留一組預(yù)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。