设施申请说明

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长短波授时系统是国家不可或缺的科学技术支撑基础工程和社会公益设施,建立并承担着我国标准时间(北京时间)的产生、保持和长短波授时发播任务。本世纪初,设施在长波和短波授时的基础上,相继建立了电话授时、网络授时、低频时码授时和卫星授时等多手段授时服务系统,可满足不同用户、不同精度要求的各种授时服务。各种授时方法,以授时精度为主线分别是:

精度在秒级的授时:互联网授时

你知道吗?一般计算机的时间2~3天就会错1秒。如果你的计算机与Inetrnet网络连接,那就完全用不着担心。因为有很多站点提供网络授时的服务,可以把计算机的时间改正到1秒以内。

国内的一个选择是登陆中国科学院国家授时中心的网站(www.ntsc.ac.cn),可以在界面的右上角看到国家标准时间,手工对计算机的时间进行设置。如果嫌这样麻烦,可以下载“时间精灵”软件(下载地址http://www.time.ac.cn/serve/down.htm),自动校准计算机时间。
中国科学院国家授时中心一直在通过“时间网站”(http://www.time.ac.cn/)发布网络校时组件——“时间精灵”以来,这款软件以其准确性、方便性和兼容性深受欢迎,目前日访问量近6000余次,年访问量超过220亿次,总访问量突破百万。“时间精灵”已广泛为电信、金融、证券期货等行业所采用。
首次使用只需下载一个小插件,以后一劳永逸。每次校准时间只需打开“时间精灵”界面,点击“校准”按钮即可,同时,还可设置每小时自动校时。
国家授时中心将“时间精灵”作为一种新的互联网授时手段进行推广,目的为了广大互联网用户提供公益性的、方便的、随时随地、可靠的北京时间服务。

精度在毫秒级的授时:短波授时

短波波长在10米~100米之间,短波传播距离远,可达几万公里。我国的短波授时是中国科学院国家授时中心的BPM短波授时台,用2.5MHz、5MHz、10MHz、15MHz等几个频率广播我国的标准时间和标准频率信息。在整点,就会出现BMP呼号和女声播报,无线电中也调制有时间编码信息,用来对时。接收短波授时信号必须有专用的接收设备(如:专用短波接收机、短波收音机等)。
目前,世界上的短波授时台有几十个,一些无线电爱好者收听这些短波授时台的信号,然后把收听情况反馈给授时台,授时台会给他发无线电信号收信确认卡,证明他收听到了这个台的信号,不少人能集到几十个证明。

精度在亚毫秒级的授时:电话授时和低频时码授时

在我国,很多城市都有117报时台,播打电话117,就可以听到用语音播报的时间。中国科学院国家授时中心也开通了语音报时电话(029-83895117),播报国家标准时间的精度约为1s。
实际上,还有一种更高精度的电话授时系统。使用专门的接收设备,拨打国家授时中心的电话授时号码,就会由电话授时主机发送专门的时间编码到终端,终端解调这种编码,就能得到精度在十毫秒量级的时间。目前,国家授时中心的科技工作者正在研究使用卫星导航里的伪码测距技术提高电话授时精度,估计能将授时精度提高到亚毫秒级。
使用公用电话授时服务是利用公共电话交换网传输时间信息的一种技术方式,是一种常规的授时手段。它工作可靠,成本低廉,能够满足中等精度时间用户的需求,可为科学研究、地震台网、水文监测、电力、通讯、交通等行业提供标准时间信息。
另一种亚毫秒级的授时是低频时码授时系统,通常是指工作于第五频段(30-300kHz)的长波授时系统。2007年,中国科学院国家授时中心在河南商丘建立了一座大功率、连续发播的低频时码的商丘授时台,呼号是BPC,它构筑了我国新一代低频时码授时系统。低频时码商丘授时台的授时信号可以有效覆盖京、津和长江三角洲等地。
BPC低频时码授时系统是一个载频为68.5KHz的调幅无线发播系统。调幅脉冲下降沿的起始点,指示着国家授时中心UTC(NTSC)秒信号的发生时刻。调幅脉冲的宽度按指定的传输协议给出日历和时间的数字编码信息。低频时码信号形式都是以1秒为单位变化的,在1秒中包含了信号的秒脉冲信息和时间编码信息。
低频时码面向广大民用用户,开发出了各种挂钟、手表,获得国家标准时间的精度在毫秒量级,使用光动能电池作为电源,实现了“永不充电,永不对时”,使用极其方便。

精度在微秒量级的授时是长波授时。

长波授时可能是最早的无线电授时方法。长波是波长在1000~2000米的无线电波。1910年,法国率先在埃菲尔铁塔顶端的使用长波无线电信号发射器进行报时,每天两次广播从巴黎天文台获得的标准时间,发射波长是2000米。这个发射器的呼号是FL,主要用来校准海船上的时钟。1913年,发射波长增加到了2500米。需要特别说明的是,埃菲尔铁塔的报时信号的频率是长波频率,但其工作模式是短波的工作模式,通常把这个授时称为短波授时。
早期的长波授时,在规定时间广播规定的字符,例如,在8点广播字符“A”,附近的电报员听到A以后,将他的时钟调整到8点。现在,长波授时已经能够广播时间编码信息,接收机自动接收长波信号,自动调整本地时钟。接收长波授时信号必须有专用的接收设备(如:美国罗兰C-2000、我国PO-21全自动长波接收机等)。

我国对长波授时技术的研究工作早在上世纪60年代初就已开始,中国科学院国家授时中心的前身陕西天文台建成的BPL长波授时系统是我国的第一个陆基高精度授时服务系统,1983年建成,1986年通过国家鉴定,授时精度在微秒量级。从1983年至今,一直承担我国高精度标准时间、标准频率发播任务,并为我国空间发射、武器试验等任务提供授时服务保障。

更高精度的授时:卫星授时
目前的卫星授时主要指卫星导航系统的授时。卫星导航系统虽然是一种导航定位系统,但导航定位的基本原理是时间同步,因此,卫星导航系统也具有授时功能,并且是目前应用最广的授时系统。现有的卫星导航系统主要有美国的全球定位系统(GPS)、俄罗斯的全球导航卫星系统(GLONASS),在建中的有欧盟的Galileo系统和中国的北斗卫星导航系统。

以GPS为例,它隶属于美国国防部。该系统由24颗地轨工作卫星(21颗主星和3颗备用星)组成的星座构成。每颗卫星都有独立的星载原子钟(铯或铷原子钟)并与美国海军天文台维持的协调世界时UTC(USNO)进行比对,最终溯源至协调世界时,因此,全球定位系统传递的是美国国防部的标准时间或者是美国的标准时间,授时的精度在十纳秒量级。接收卫星授时信号必须有专用的接收设备(如:GPS卫星接收机或双通道GPS、GOLONASS接收机、GPS板等)。
授时系统传递时间的精度最高只有十纳秒量级,要想获得更高精度的时间,就需要时间传递了。
授时的精度取决于路径时延扣除的精度,用户根据需要选择不同手段。授时体系是一桌丰盛的自助餐,每一种授时手段的定时精度和用户成本都不同,用户根据自己的需要,各取所需。