關(guān)于北斗衛(wèi)星時(shí)鐘“授時(shí)”,你知道多少?
如今,通信系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、金融系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)等,其有效運(yùn)行都依賴于高精度時(shí)間同步。我們可以通過鐘表、手機(jī)、電腦、廣播以及新聞聯(lián)播等方式來查看時(shí)間信息(北京時(shí)間)。
大家都知道我國(guó)的北斗導(dǎo)航衛(wèi)星,是用于定位導(dǎo)航的。那么北斗是怎么進(jìn)行定位導(dǎo)航的呢?
實(shí)際上,導(dǎo)航衛(wèi)星(如北斗)提供的是授時(shí)信息,手機(jī)從授時(shí)信息中導(dǎo)出位置信息,導(dǎo)航APP再根據(jù)位置信息提供日常的定位、導(dǎo)航功能。
大家對(duì)導(dǎo)航定位都比較熟悉了,那么授時(shí)到底是什么呢?
01 什么是授時(shí)?
授時(shí)就是傳遞時(shí)間信息,嚴(yán)格來說就是將某一標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)傳遞給需要時(shí)間信息的用戶(包括手機(jī)、電腦、電視機(jī)等),以使得整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)間同步。
在這個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴(kuò)大的時(shí)代,通訊設(shè)備類型日益趨多,不同類型的通訊產(chǎn)品要求能在同一個(gè)網(wǎng)管平臺(tái)上做到統(tǒng)一管理的需求不斷增加。因此,大到國(guó)家運(yùn)轉(zhuǎn)、小到日常生活,都離不開高精度授時(shí)的支持。
舉一個(gè)例子,當(dāng)你發(fā)現(xiàn)手機(jī)的時(shí)間比公司打卡機(jī)的時(shí)間慢了2秒,為了每天能夠準(zhǔn)時(shí)打卡上班,你將手機(jī)的時(shí)間校準(zhǔn)成公司打卡機(jī)的時(shí)間,這個(gè)過程其實(shí)就是一種授時(shí)。
授時(shí)對(duì)整個(gè)人類社會(huì)都有著至關(guān)重要的作用,堪比秦始皇統(tǒng)一度量衡。如果沒有準(zhǔn)確的授時(shí),人們將無法合理地安排生產(chǎn)生活,人類社會(huì)也必然陷入混亂。
02 授時(shí)技術(shù)在社會(huì)中的發(fā)展歷程
授時(shí)技術(shù)在一定程度上體現(xiàn)著人類社會(huì)的活動(dòng)范圍、科學(xué)技術(shù)的整體水平。不同授時(shí)方式的變革與該時(shí)期的社會(huì)發(fā)展、科技進(jìn)步息息相關(guān)。
(1)晨鐘暮鼓與打更報(bào)時(shí)
“以鐘鼓司晨”的歷史由來已久。漢唐時(shí)期,古都長(zhǎng)安(陜西西安的古稱)就存在鐘樓和鼓樓。早晨敲鐘,城門打開,一天的生活開始;夜晚擊鼓,宵禁實(shí)行,所有人禁止隨意走動(dòng)。每個(gè)時(shí)辰都有不同的鐘聲和鼓聲提醒人們時(shí)間,能夠很好地為一座都城提供報(bào)時(shí)服務(wù)。
咚!咚!咚!關(guān)好門窗,天干物燥,小心火燭!”,這就是古代打更的作用——提醒防火防盜。然而打更還有另一重要作用——報(bào)時(shí),更夫們?cè)诿恳桓们冒鹱拥姆绞礁嬖V人們時(shí)間。人們根據(jù)更夫不同的打更聲就可獲取時(shí)間信息。
(2)午炮報(bào)時(shí)與落球報(bào)時(shí)
明清兩朝北京城內(nèi)曾采用午時(shí)鳴炮取代鐘鼓。人們依靠“午炮報(bào)時(shí)”安排生活:工人聽到午炮下班,戲園子聽到午炮拉幕開戲。兩尊炮設(shè)在宣武門城樓上,人稱“宣武響炮”。午時(shí)鳴炮一直延續(xù)到20世紀(jì)30年代,最終因費(fèi)用過高而取消。
17世紀(jì)后,航海業(yè)發(fā)展迅速,對(duì)報(bào)時(shí)要求越來越高。由于不同時(shí)間的海潮高度是不相同的,所以利用精確時(shí)間可以知道船只位置,避免觸礁,“落球報(bào)時(shí)”便應(yīng)運(yùn)而生。它是利用碼頭、港口等地的高竿并掛上圓球,根據(jù)規(guī)定時(shí)刻升降圓球,人們就可根據(jù)圓球的高度和降落瞬間來調(diào)節(jié)船上鐘表。
雖然古代的許多授時(shí)方式都因自身的局限性而逐漸被完全取代,但是,毋庸置疑,這些方式一度成為當(dāng)時(shí)不可或缺的授時(shí)手段。再次印證,傳遞時(shí)間信息,真的太重要了!
到了20世紀(jì)初期,隨著社會(huì)不斷進(jìn)步,人們開始利用掌握的通信手段和技術(shù)實(shí)現(xiàn)授時(shí)。
(3)無線電授時(shí)
隨著無線電進(jìn)入實(shí)用階段,古老的授時(shí)方式逐漸被取代,人們開始了一個(gè)嶄新的時(shí)代——無線電授時(shí)。無線電授時(shí)方式分為長(zhǎng)波、短波和低頻時(shí)碼等。
長(zhǎng)波授時(shí):長(zhǎng)波是頻率在30千赫茲-300千赫茲、波長(zhǎng)在1千米~10千米的無線電波,其可通過地波(大地傳導(dǎo))和天波(電離層反射)傳播。1910年,法國(guó)人首次在舉世聞名的埃菲爾鐵塔頂端選用長(zhǎng)波無線電信號(hào)發(fā)射器實(shí)現(xiàn)報(bào)時(shí)。
短波授時(shí):短波是波長(zhǎng)在10米~100米的無線電波,也可通過地波和天波傳播,其傳播距離可達(dá)幾萬公里。美國(guó)曾在1920年嘗試短波授時(shí)試驗(yàn),并于1923年開始實(shí)施短波授時(shí)。
低頻時(shí)碼授時(shí):低頻時(shí)碼授時(shí)系統(tǒng)通常是指工作頻率在30千赫茲-300千赫茲的一類特殊的長(zhǎng)波授時(shí)系統(tǒng),利用微電子技術(shù),具有傳輸穩(wěn)定、覆蓋范圍廣泛的特性。日常的電波掛鐘、電波手表就是采用該授時(shí)方式。
目前,我國(guó)已分別建成BPL長(zhǎng)波授時(shí)系統(tǒng)、BPM短波授時(shí)系統(tǒng)和BPC低頻時(shí)碼授時(shí)系統(tǒng),從而滿足人們對(duì)無線電授時(shí)的需求。
(4)網(wǎng)絡(luò)授時(shí)
如今網(wǎng)絡(luò)已“飛入尋常百姓家”,網(wǎng)絡(luò)授時(shí)就是利用網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議(NTP, Network Time Protocol),自動(dòng)修正同步用戶的計(jì)算機(jī)時(shí)間,為用戶提供授時(shí)服務(wù)。
(5)北斗衛(wèi)星時(shí)鐘授時(shí)
許多現(xiàn)代的授時(shí)方式給人們的生活帶來了深刻的影響和變化。隨著人類將目光轉(zhuǎn)向未知的太空,我們也迎來了目前普遍使用的授時(shí)方式——衛(wèi)星授時(shí)。
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