GPS卫星作为一个高空动态已知点，其位置是随时间不断变化的。因此，在给出卫星位置的同时，必须给出相应的瞬间时刻。并且，卫星位置的精度和时刻的精度密切相关。GPS测量是通过接收和处理GPS卫星发射的无线电信号，来确定用户接收机（观测站）至卫星间的距离，进而确定观测站的位置。而欲准确地测定测站至卫星的距离，就必须精密的测定信号的传播时间。如果要求站星距离误差小于1cm，则信号传播时间的测定误差应不超过3×10−11s。因此，利用GPS技术进行精密定位与导航，应尽可能获得高精度的时间信息，这就需要一个精确的时间系统。

简介时间系统规定了时间测量的参考标准，包括时刻的参考标准和时间间隔的尺度标准。时间系统也称为时间基准或时间标准。频率基准规定了“秒长”的尺度，任何一种时间基推都必须建立在某个频率基准的基础_上，因此，时间基准又称为时间频率基准。时间系统框架是在某一区域或全球范围内，通过守时、授时和时间频率测量技术，实现和维持统一的时间系统。

常见的时间系统一般来说，凡是周期性的运动都可以作为测量时间的参考，比如,地球自转、地球绕太阳公转、月球绕地球运转、单摆的振动、带游丝摆轮的摆动、石英晶体振荡器的振荡、原子内部超精细结构能级跃迁辐射或吸收的电磁波等。

世界时世界时（Universal Time，UT）以地球自转周期为基准，在1960年以前一直作为国际时间基准。由于地球的自转，太阳会周期性地经过某个地点上空。太阳连续两次经过某条子午线的平均时间间隔称为一个平太阳日，以此为基准的时间称为平太阳时。英国格林尼治从午夜起算的平太阳时称为世界时，一个平太阳日的1/86400规定为一个世界时秒。地球除了绕轴自转之外，还有绕太阳的公转运动，所以一个平太阳日并不等于地球自转一周的时间。

历书时历书时（Ephemeris Time，ET）以地球绕太阳公转周期为基准，理论上讲它是均匀的，不受地球极移和自转速度变化的影响，因而比世界时更精确。回归年（即地球绕太阳公转一周的时间）长度的131556925.9747为一历书时秒，86400历书时秒为一历书时日。但是，由于观测太阳比较困难，只能通过观测月亮和星换算。其实际精度比理论分析的低得多，所以历书时实际只正式使用了7年。

动力时在动力学理论和星历表中可发现严密的均匀时间尺度，即在适当的参考框架中所描天体的时变位置。基于这种概念的时间尺度被称为动力时，最佳地满足惯性时间概念们必须区别两个动力时间基准的差别。重心动力学时可由与太阳系的重心有关的行星（或地球）轨道运动导出，而地球动力学时与地心有关，可由地球卫星轨道运动导出。

原子时原子时（Atomic Times,AT）以位于海平面（大地水准面，等位面）的铯原子内部两个超精细结构能级跃迁辐射的电磁波周期为基准，从1958年1月1日世界的零时开始启用。铯束频标的9192631770个周期持续的时间为一个原子时秒，86400个原子时秒定义为一个原子时日。由于铯原子内部能级跃迁所发射或吸收的电磁波频率极为稳定，比以地球转动为基础的计时基推更为均匀，因而得到了广泛应用。

协调时协调时（Universal Time Coordinated，UTC）并不是一种独立的时间，而是时间服务工作钟把原子时的秒长和世界时的时刻结合起来的一种时间。它既可以满足人们对均匀时间间隔的要求，又可以满足人们对以地球自转为基础的准确世界时时刻的要求。协调时的定义是它的秒长严格地等于原子时秒长，采用整数调秒的方法使协调时与世界时之差保持在0.9s之内。

GPS时GPS时（GPS Time, GPST）是由GPS星载原子钟和地面监控站原子钟组成的一种原子时基准，与国际原子时保持有19s的常数差，并在GPS标准历元1980年1月6日零时与UTC保持一致。CPS时间在0~604800s之间变化，0s是每星期六午夜且每到此时GPS时间重新设定为0s，GPS周数加1。

采用的时间频率基准时间系统决定了时间系统框架采用的时间频率基准。不同的时间频率基准，其建立和维护方法不同。历书时是通过观测月球来维护；动力学时是通过观测行星来维护；原子时是由分布不同地点的一组原子频标来建立，通过时间频率测量和比对的方法来维护。

守时系统守时系统用于建立和维持时间频率基准，确定时刻。为保证守时的连续性，,不论是哪种类型的时间系统，都需要稳定的频标。守时系统还通过时间频率测量和比对技术，评价系统内不同框架点时钟的稳定度和精确度。习惯上把不稳定性称为稳定度，例如，国际原子时的稳定度为3 x10-15，就是指国际原子时在取样时间内的不稳定性。1

授时系统授时系统主要是向用户授时和时间服务。授时和时间服务可通过电话、网络、无线电、电视、专用（长波和短波）电台、卫星等设施和系统进行，它们具有不同的传递精度，可满足不同用户的需要。长波和短被发播是为传递时间频率信号（用于导航、定位）而专设的，我国已由中国科学院国家授时中心及海军承担。我国的“北斗”卫星导航定位系统也已附加了授时功能。导航卫星定位系统(（GPS,CLONASS, Galileo系统）)已成为当前高精度长距离时间频率传递的最主要技术手段。

覆盖范围覆盖范围是指区域或是全球。20世纪90年代自美国全球定位卫星系统（GPS）广泛使用以来，通过与GPS信号的比对来校验本地时间频率标准或测量仪器的情况越来越普遍，原有的计量传递系统的作用相对减少。除GPS系统外，这种标准时间频率信号发播系统还有罗兰-C系统，我国有短波BPM（2.5,5.0,10.0,15. 0MHz）和长波BPL（100kHz）授时系统，“北斗一号”卫星导航定位系统以及电视和电话系统等。每种手段既有一定局限性，又可互相替补，既起着时间频率基准的作用，又是实用的信息载体，,其“服务”概念远超过了“计量”范围。

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李斌 - 副教授 - 西南大学