咱们都知道，时间这东西特别重要，就像老话说的“一寸光阴一寸金，寸金难买寸光阴”。那时间这么宝贵，古人没有钟表，是怎么知道时间的呢？

古人主要靠听来获取时间信息。当时有专门的“公务员”，他们用圭表、日晷等工具确定时间，然后通过钟楼敲钟、鼓楼击鼓、更夫打更等方式，把时间告诉周边的居民。在皇帝身边，还有职位更高的星象学专家，他们负责看天象、制定历法，指导农民什么时候播种、施肥和收获。历史上把这种确定时间标准、传递时间信息的行为叫做“敬记天时，以授民也”，简单说就是“授时”，国外叫时间服务，英文是Time Service。

时间系统是怎么演变的

17-19世纪

这个时期，人类的机械工艺越来越厉害，钟表制造业发展得很快，还实现了工业化生产。钟表慢慢普及开来，人们的时间观念也变了，社会也跟着发展进步。

20世纪

电子工业迅速发展，各种新式钟表出现了，像电池驱动钟、交流电钟、电机械表、石英电子钟表等。钟表进入了石英化新时期，每天的误差能控制在0.5秒以内。同时，人类对时间的认识也到了新阶段，建立了“时间系统”的概念，也就是怎么衡量时间。常见的时间系统有三种：

世界时：以地球自转周期为基准。不过它有个问题，就是不均匀，因为地球自转不是完全匀速的。

历书时：以地球绕太阳公转周期为基准。但它的测量精度比较低。

原子时：以物质内部原子（比如铯原子）发射的电磁振荡频率为基准。1967年，在第13届世界度量衡会议上，各国代表投票决定用原子时取代历书时，作为基本时间计量系统。原子时的秒长被规定为国际单位制的时间单位，是三大物理量的基本单位之一。

现在国际通用的标准时间是协调世界时，也叫世界标准时间，英文是Universal Time Coordinated，缩写是UTC。它是原子时和世界时的结合，以原子时的秒长为基础，时刻尽量接近世界时。地球根据经度分成24个时区，咱们中国地跨5个时区，但统一用“北京时间”，也就是“UTC + 8”时区。

现代有哪些授时方式

计时工具和时间系统发生了很大变化，授时方式也跟着变了。授时过程其实就像通信一样，电磁理论改变了通信，也改变了授时。现代授时技术根据不同的电磁波频率和传递手段，主要有以下几种：

短波授时

用波长在100m - 10m（频率：3MHz - 30MHz）的短波无线电授时。以咱们国家为例，中国科学院国家授时中心总部在陕西临潼，负责产生、保持和发播我国的国家标准时间（北京时间）。授时台在陕西蒲城，短波电台会用2.5MHz、5MHz、10MHz、15MHz这些频率，全天不停地发播我国短波无线电时号，呼号是BPM。短波授时信号通过天波和地波传输，地波能传100公里，天波覆盖半径超过3000公里，基本能覆盖全国，授时精度是毫秒量级。

长波授时

采用波长在10km - 1km（频率：30KHz - 300KHz）的长波无线电授时。国家授时中心的长波电台呼号是BPL，发射频率是100KHz。长波授时信号的地波作用距离是1000 - 2000公里，天波信号是3000公里，基本能覆盖我国内陆和近海海域，授时精度是微秒量级。

低频时码授时

这是一种特殊的长波授时，适合区域性的标准时间频率传输。国家授时中心用载频为68.5KHz的连续波时码授时体制技术。咱们常见的电波钟/电波表就能接收这种信号，自动校对时间，精度很高，30万年误差不超过1秒。

电话授时

利用电话网络传送标准时间就是电话授时。比如，用专用电话时码接收机，拨打国家授时中心的服务专线电话，就能自动得到标准北京时间的显示和输出，授时精度是10毫秒。

电视授时

这里说的不是新闻联播报时间。中央电视台在电视信号里“偷偷”插入了由原子钟提供的时间信息。用户设备接收电视信号后，经过改正就能实现定时，精度大约是10微秒。

网络授时

咱们电脑常用的NTP（Network Time Protocol，网络时间协议）就是网络授时。只要在电脑上设置好目标NTP服务器的IP地址，本地计算机就能实现时间同步。

卫星授时

前面说的都是地基的授时方式，现在说说最流行的天基授时方式——卫星授时。咱们每天用的百度、高德等导航和定位App，能实现导航和定位，是因为手机能和卫星通讯，使用卫星提供的服务。

什么是GNSS系统和GNSS高精度授时

提供导航定位服务的卫星系统叫GNSS系统（全球导航卫星系统）。美国的GPS是全球最早的GNSS系统，咱们中国的北斗是自主研发和建设的GNSS系统。还有俄罗斯的GLONASS（格洛纳斯）和欧洲的Galileo（伽利略）也具备全球覆盖能力。除了全球性的卫星系统，GNSS还包括一些区域性的系统以及增强系统。

很多人不知道，GNSS系统除了定位和导航，还有个重要功能就是授时。GNSS有三大核心能力，简称PVT，也就是Position（位置）、Velocity（速度）和Time（时间）。

每一颗GNSS卫星上都配有原子钟，卫星信号里包含精确的时间数据。通过专用接收机或者GNSS授时模组，对这些信号解码，就能快速让设备和原子钟进行时间同步。

和长波、短波、网络等授时技术比起来，GNSS卫星授时优势明显。首先，精度更高。以北斗为例，北斗卫星导航系统的时间叫BDT，属于原子时，能和我国国家授时中心的协调世界时UTC溯源，与UTC的时差控制准确度小于100ns。其次，覆盖范围广。长波、短波地基授时受物理传播距离限制，遇到高山等环境，传播距离会更短。而GNSS卫星授时覆盖能力强，在远洋航海和航空航天场景中优势特别大。

授时服务用在哪些地方

咱们可能会问，为什么要精度这么高的授时服务呢？其实不是为了网购秒杀。以人类的生理极限，毫秒级精度就够用了，GNSS这样的高精度授时主要用于高科技领域。

航空航天

航空航天飞行器飞得特别快，要是没有精准的时间同步，就没办法确定飞行器的准确位置。特别是太空对接，如果两个飞行器时间不同步，距离会差很多，飞行姿态也会有很大误差，最后可能导致严重事故。

电力系统

咱们用的是交流电，电流方向随时间变化。不同电网设备并网时，如果时间不一致，波峰波谷就不一样，轻的会造成多余能量损耗，重的会直接短路，毁坏设备，让电网瘫痪，造成大规模停电。

金融系统

现在都是数字化金融，所有交易都通过电脑和网络进行。系统时间不同步，可能导致交易失败，在变化快的市场里错过机会。不同步的时间还可能被黑客利用，给系统带来安全隐患。

通信系统

通信基站的切换、漫游需要精准的时间控制，对同步精度要求高，还得稳定。以TD - LTE为代表的TDD时分系统对时间同步要求更高，系统时间同步要求在±1.5μs。咱们用的5G，基本采用TDD时分复用模式，大速率数据传输时，对时间同步精度要求极高。要是通信设备之间时间不同步，会影响时隙和帧，进而影响业务正常进行。

除了这些行业，交通调度、地理测绘、防震减灾、气象监测等领域，也都对高精度时间同步有强烈需求。

高精度授时模组

目前，GNSS卫星授时因为精度高、覆盖范围广、成本低等优势，成了最受欢迎、应用最广泛的授时方式。越来越多行业选择GNSS卫星授时作为时间解决方案，GNSS授时模组不断推出新产品，发货量逐年增加，市场前景很好。