GPS時間系統

GPS時間系統採用原子時AT1秒長作時間基準，秒長定義為銫原子CS133基態的兩個超精細能級間躍遷輻射振盪9192631170周所持續的時間，時間起算的原點定義在1980年1月6日世界協調時UTC0時，啟動後不跳秒，保證時間的連續。以後隨著時間積累，GPS時與UTC時的整秒差以及秒以下的差異通過時間服務部門定期公布。

目前，GPS衛星廣播星曆採用WGS-84（G873）世界大地坐標系，其起始時元為1996年9月29日，而它的坐標基準時元是1997.0。

基本介紹

• 中文名：GPS時間系統
• 外文名：GPS time system
• 原理：原子時AT1秒長作時間基準
• 起始時元：1996年9月29日
• 坐標基準時元：1997.0

主要套用：

在GPS衛星定位中，時間系統的重要意義主要表現為如下幾點：

gps

（1）GPS衛星作為一個高空觀測目標，其位置是不斷變化的。因此，在給出衛星運行位置的同時．必須給出相應的瞬間時刻。例如，當要求GPS衛星的位置誤差小於1cm時，則相應的時刻誤差應小於2.6×l0^-6s。

（2）GPS定位是通過接收和處理GPS衛星發射的無線電信號來確定用戶接收機（即觀測站）至衛星間的距離（或距離差），進而確定觀測站的位置的。因此，準確地測定觀測站至衛星的距離，必須精密地測定信號的傳播時間。若要求其距離誤差小於1cm，則信號傳播時間的酗定誤差應小於3x10^-11s。

（3）由於地球的自轉，地球上點在天球坐標系中的位置是不斷交化的。若要求赤道上一點的位置誤差不超過1cm，則時間的測定誤差應小於2x10^-5s。

顯然，利用GPS進行精密的導航與測量，應儘可能獲得高精度的時間信息。描述時間的系統有多種，與GPS定位相關的主要有恆星時、原子時和力學時3種。

GPS世界時系統

世界時系統是以地球自轉為基準的一種時間系統。然而，由於觀察地球自轉運動時，所選的空間參考點不同．世界時系統又包括恆星時、平太陽時和世界時。

恆星時

以春分點為參考點，由春分點的周日視運動所定義的時間，稱為恆星時（5dErhlTime，2T）。春分點連續2次經過本地子午困的時間間隔為1恆星日，等於24個恆星時。因為恆星時以春分點通過本地子午田時刻（上中天）為起算原點，所以恆星時在數值上等於春分點相對於本地子午困的時角。恆星時具有地方性．同一瞬間對應的不同測站的恆星時各不相同，所以恆星時也稱為地方恆星時。

恆星時是以地球自轉為基礎，並與地球自轉角度相對應的時間系統。由於歲差、牽動的影響，地球自轉軸在空間的指向是變化的，春分點在天球上的位置並不固定，所以對於同一曆元，相應地有真北天極和平北天極，對應也有真春分點和平春分點之分。因此，相應的恆星時也有恆星時與乎恆星時之分。

平太陽時

地球圍繞太陽公轉的軌道為一橢圓，根據天體運動的開晉勒定律可知．太陽的視運動速度是不均勻的。若以真太陽作為觀察地球自轉運動的參考點，則將不符合建立時間系統的基本要求。所以，假設一個平太陽以真太陽同年運動的平均速度在天球赤道上作周年視運動，其周期與真太陽一致，則以此平太陽為參考點，由乎太陽的周日視運動所定義的時間系統為平太陽時（MGPSbLarTime，M6T）系統。平太陽連續2次經過本地子午團的時間間隔為1個平太陽日，而1個平太陽日分為24個平太陽時。與恆星時一樣，乎太陽時也具有地方性，故常稱為地方平太陽時或地方時。

原子時

隨著地球空間信息科學技術的發展和套用．對時間準確度和穩定度的要求不斷提高，以地球自轉為基礎的世界時系統已難以滿足要求。為此，人們自20世紀50年代起便建立了以物質內部原子運動的特徵為基礎的原子時系統（AroM。Time，AT）。

因為物質內部的原子躍遷，所輻射和吸收的電磁波頻率具有很高的穩定性和復現性，所以．由此而建立的原子時成為當代最理想的時間系統：

原子時秒長的定義為：位於海平面上的。sl“原子基態有2個超精細能級，在零磁場中躍遷輻射振盪9192631770周所持續的時間為1原子時秒。該原於時秒作為國際單位制（sI）秒的時間單位。

原子時出現後，得到了迅速的發展和廣泛的套用，許多國家都建立了各自的地方原子時系統，但不同的地方原子時之間存在著差異。為此，國際上大約有100座原子鐘，通過相互對比，並經數據處理，推算出統一的原子時系統，稱為國際原子時。

在天文學中，天體的星曆是根據天體動力學理論建立的運動方程而編算的，其中採用丁時間參數丁，該參數定義為力學時.。

根據運動方程和對應參考點的不同，力學時分為2種：①相對於太陽系質心的運動方程所採用的時間參數，稱為太陽系質心力學時；⑦相對於地球質心的運動方程所採用的時間參數，稱為地球質心力學時。

在GPS定位中，地球質心力學時作為一種嚴格均勻的時間尺度和獨立變數．被用於描述衛星的運動。

地球質心力學時的基本單位是國際單位制秒，與原子時的尺度一致：合會規定1977年1月1日原子時0時與地球質心力學時的嚴格關係為
TDT=IAT+32.184（s）

協調世界時

在大地天文測量、天文導航和空間飛行器的跟綜定位等套用部門，當前仍需要以地球自轉為基礎的世界時。但是，由於地球自轉速度有長期變慢的趨勢，近2D年來，世界時每年比原於時約慢1s，兩者之差逐年積累。為了避免播發的原子時與世界時之間產生過大的偏差，所以．自1972年開始使採用了一種以原於時秒長為基礎，在時刻上儘量接近於世界時的一種折中的時間系統，該時間系統稱為協調世界時，簡稱協調時。

協調時的秒長嚴格等於原子時的秒長．採用閏秒（或跳秒）的辦法使協調時與世界時的時刻相接近，當協調時與世界時的時刻差超過0.9s時，便在協調時中引入1閏秒（正或負），閏秒一般在12月31日或6月30日末加入。具體日期由國際地球自轉服務組織（1ERS）安排井通告。

目前，幾乎所有國家均以UT。為基準進行時號的播發。時號播發的同步精度約為正負0.2ms。考慮到電離層拆射的影響，在一個台站上接收世界各國時號的誤差將不會超過正負0.1ms。

GPS時間系統

為了精密導航和測量的需要，GPS建立了專用的時間系統。該系統可簡寫為GPST，由GPS主控站的原子鐘控制，規定GPS與協調時的時刻與1980年1月6日0時相一致。其後隨著時間的積累兩者之間的差別將表現為秒的整倍數。