GPS衛星作為一個高空動態已知點，其位置是隨時間不斷變化的。因此，在給出衛星位置的同時，必須給出相應的瞬間時刻。並且，衛星位置的精度和時刻的精度密切相關。GPS測量是通過接收和處理GPS衛星發射的無線電信號，來確定用戶接收機（觀測站）至衛星間的距離，進而確定觀測站的位置。而欲準確地測定測站至衛星的距離，就必須精密的測定信號的傳播時間。如果要求站星距離誤差小於1cm，則信號傳播時間的測定誤差應不超過3×10−11s。因此，利用GPS技術進行精密定位與導航，應儘可能獲得高精度的時間信息，這就需要一個精確的時間系統。
基本介紹
- 中文名：時間系統
- 外文名：Chronosystem
- 套用：GPS技術進行精密定位與導航
- 作用：規定了時間測量的參考標準
簡介,常見的時間系統,世界時,曆書時,動力時,原子時,協調時,GPS時,採用的時間頻率基準,守時系統,授時系統,覆蓋範圍,
簡介
時間系統規定了時間測量的參考標準，包括時刻的參考標準和時間間隔的尺度標準。時間系統也稱為時間基準或時間標準。頻率基準規定了“秒長”的尺度，任何一種時間基推都必須建立在某個頻率基準的基礎_上，因此，時間基準又稱為時間頻率基準。時間系統框架是在某一區域或全球範圍內，通過守時、授時和時間頻率測量技術，實現和維持統一的時間系統。
常見的時間系統
一般來說，凡是周期性的運動都可以作為測量時間的參考，比如,地球自轉、地球繞太陽公轉、月球繞地球運轉、單擺的振動、帶遊絲擺輪的擺動、石英晶體振盪器的振盪、原子內部超精細結構能級躍遷輻射或吸收的電磁波等。
世界時
世界時（Universal Time，UT）以地球自轉周期為基準，在1960年以前一直作為國際時間基準。由於地球的自轉，太陽會周期性地經過某個地點上空。太陽連續兩次經過某條子午線的平均時間間隔稱為一個平太陽日，以此為基準的時間稱為平太陽時。英國格林尼治從午夜起算的平太陽時稱為世界時，一個平太陽日的1/86400規定為一個世界時秒。地球除了繞軸自轉之外，還有繞太陽的公轉運動，所以一個平太陽日並不等於地球自轉一周的時間。
曆書時
曆書時（Ephemeris Time，ET）以地球繞太陽公轉周期為基準，理論上講它是均勻的，不受地球極移和自轉速度變化的影響，因而比世界時更精確。回歸年（即地球繞太陽公轉一周的時間）長度的131556925.9747為一曆書時秒，86400曆書時秒為一曆書時日。但是，由於觀測太陽比較困難，只能通過觀測月亮和星換算。其實際精度比理論分析的低得多，所以曆書時實際只正式使用了7年。
動力時
在動力學理論和星曆表中可發現嚴密的均勻時間尺度，即在適當的參考框架中所描天體的時變位置。基於這種概念的時間尺度被稱為動力時，最佳地滿足慣性時間概念們必須區別兩個動力時間基準的差別。重心動力學時可由與太陽系的重心有關的行星（或地球）軌道運動導出，而地球動力學時與地心有關，可由地球衛星軌道運動導出。
原子時
原子時（Atomic Times,AT）以位於海平面（大地水準面，等位面）的銫原子內部兩個超精細結構能級躍遷輻射的電磁波周期為基準，從1958年1月1日世界的零時開始啟用。銫束頻標的9192631770個周期持續的時間為一個原子時秒，86400個原子時秒定義為一個原子時日。由於銫原子內部能級躍遷所發射或吸收的電磁波頻率極為穩定，比以地球轉動為基礎的計時基推更為均勻，因而得到了廣泛套用。
協調時
協調時（Universal Time Coordinated，UTC）並不是一種獨立的時間，而是時間服務工作鐘把原子時的秒長和世界時的時刻結合起來的一種時間。它既可以滿足人們對均勻時間間隔的要求，又可以滿足人們對以地球自轉為基礎的準確世界時時刻的要求。協調時的定義是它的秒長嚴格地等於原子時秒長，採用整數調秒的方法使協調時與世界時之差保持在0.9s之內。
GPS時
GPS時（GPS Time, GPST）是由GPS星載原子鐘和地面監控站原子鐘組成的一種原子時基準，與國際原子時保持有19s的常數差，並在GPS標準曆元1980年1月6日零時與UTC保持一致。CPS時間在0~604800s之間變化，0s是每星期六午夜且每到此時GPS時間重新設定為0s，GPS周數加1。
採用的時間頻率基準
時間系統決定了時間系統框架採用的時間頻率基準。不同的時間頻率基準，其建立和維護方法不同。曆書時是通過觀測月球來維護；動力學時是通過觀測行星來維護；原子時是由分布不同地點的一組原子頻標來建立，通過時間頻率測量和比對的方法來維護。
守時系統
守時系統用於建立和維持時間頻率基準，確定時刻。為保證守時的連續性，,不論是哪種類型的時間系統，都需要穩定的頻標。守時系統還通過時間頻率測量和比對技術，評價系統內不同框架點時鐘的穩定度和精確度。習慣上把不穩定性稱為穩定度，例如，國際原子時的穩定度為3 x10-15，就是指國際原子時在取樣時間內的不穩定性。
授時系統
授時系統主要是向用戶授時和時間服務。授時和時間服務可通過電話、網路、無線電、電視、專用（長波和短波）電台、衛星等設施和系統進行，它們具有不同的傳遞精度，可滿足不同用戶的需要。長波和短被發播是為傳遞時間頻率信號（用於導航、定位）而專設的，我國已由中國科學院國家授時中心及海軍承擔。我國的“北斗”衛星導航定位系統也已附加了授時功能。導航衛星定位系統(（GPS,CLONASS, Galileo系統）)已成為當前高精度長距離時間頻率傳遞的最主要技術手段。
覆蓋範圍
覆蓋範圍是指區域或是全球。20世紀90年代自美國全球定位衛星系統（GPS）廣泛使用以來，通過與GPS信號的比對來校驗本地時間頻率標準或測量儀器的情況越來越普遍，原有的計量傳遞系統的作用相對減少。除GPS系統外，這種標準時間頻率信號發播系統還有羅蘭-C系統，我國有短波BPM（2.5,5.0,10.0,15. 0MHz）和長波BPL（100kHz）授時系統，“北斗一號”衛星導航定位系統以及電視和電話系統等。每種手段既有一定局限性，又可互相替補，既起著時間頻率基準的作用，又是實用的信息載體，,其“服務”概念遠超過了“計量”範圍。
