GPS 如何给世界带来时间

栏目：公司新闻发布时间：2017-08-04

了解正确的时间有时候对于我们来说是理所当然的，但是是谁决定正确的时间是多少呢？他们是怎么决定的呢，并且GPS适合于正确的时间是在哪发生的？

答案是：国际度量局（BIPM，巴黎），告诉我们1米的长度也告诉我们什么是时间。为了确定时间，他们依靠于全球的时间实验室的贡献，每个时间实验室都保持自己的时间测量，并将其与GPS时间进行比较。

一个时钟是其他时钟的标准

时钟实验室采用精确的时钟，铯原子钟和氢钟是很受欢迎的。虽然这些时钟是非常可靠的（精确到每天约2纳秒），但仍有小的变化。在巴黎的BIPM，他们比较世界各地定时实验室的时钟性能，并通过使用所有贡献时间的加权平均值，计算所谓的UTC（协调世界时间）。具有更好性能或更稳定的时钟的实验室在UTC的计算中占更多的分量。

图1: UTC时间是来自世界各地许多时间实验室的共同输入的结果

这意味着实时UTC只是一个近似的时间，虽然非常准确,并且由更精确的计算确定的时间。Circular-T日报,每月公布BIPM包含适用于上个月UTC的一些小的修正。

GPS共视接收机放在哪里？

每个提交UTC的时间实验室测量其自己的UTC版本，例如，UTCBrussels是UTC的比利时时间。那么BIPM如何比较所有这些不同的时钟的性能？答案是，它使用GPS共视接收机或更精确地，GNSS（全球导航卫星系统）接收器，除了GPS之外，还跟踪星座诸如GLONASS，Galileo，BeiDou和IRNSS。

精确的时间测量是每个GPS接收机的核心。通过测量卫星信号到接收器的传播时间来确定计算位置的卫星和接收器之间的距离。在通过时间中1纳秒的误差转换为距离上的30cm的误差。 GPS卫星星座使用其自己的精确测量的时间称为GPS时间，每个卫星都有其自己的机载原子钟集合。因此卫星可以被视为非常精确的飞行时钟。

通过跟踪GPS卫星，接收机可以记录其自己的接收机时钟和卫星时钟之间的时间差，例如。 UTCBrussels - GPS时间。这些时间差以及其他信息以CGGTTS的数据格式收集并发送到BIPM。使用CGGTTS和其他数据，BIPM可以将Brussels的时钟与New York的时钟相比较，使用GPS时间减去个体差异：一种称为“共视法”的技术。

UTCBrussels - UTCNew York =（UTCBrussels - GPS时间） - （UTCNew York - GPS时间）上述两个GPS时间项彼此抵消，留下UTCBrussels和UTCNew York之间的差异.

图2：通过将各个时钟与GPS时间进行比较，可以将它们彼此进行比较

设置时间实验室

为了比较世界各地定时实验室中使用的原子钟，他们需要连接到GPS共视时间比对接收机。这是一种特殊类型的接收机，它可以使用外部原子钟而不是自己的时钟，以下使用原子钟的两个输出信号：秒脉冲同步到UTC（PPS IN）和10 MHz正弦波的频率参考（REF IN）。时间实验室的基本成分如图3所示。然而，为了达到所需的纳秒精度，还需要大量的专业知识和准备。应准确校准设置中所有元件的信号延迟，为此，BIPM保留一组预校准的行进接收器作为校准参考。除了提供用于计算UTC的定时接收机，Septentrio也为BIPM提供了用于校准的定时接收机。