世界规模最大 精度最高 功能最完善高精度地基授时系统“西安造” 将构建我国天地一体化授时体系

时间看不到、摸不着，却和我们的生活息息相关。卫星导航、证券交易、电力传输、交通指引……这些如果没有精准同步的时间，都将无法实现。

“我们将在中科院西安科学园建设高精度地基授时系统，构建我国天地一体化授时体系，项目建成后，将成为国际上规模最大、功能最为完善、性能最先进的地基授时系统。”近日在接受记者采访时，中科院国家授时中心科技处校启公介绍说。

他口中的高精度地基授时系统，是“十三五”国家部署的重大科技基础设施项目之一，也是目前陕西省唯一在建的国家重大科技基础设施项目，可提高我国授时系统的安全性、可靠性和授时精度，对基础产业、科学研究和国家安全具有重要意义。

精度最高时间同步精度将会达到优于100皮秒

中科院国家授时中心是我国唯一专门从事时间频率科学和技术科研的机构。由它运行维护的长短波授时系统，是目前在陕唯一的国家重大科技基础设施，承担着我国高精度标准时间的产生、保持和发播任务，人们最为熟悉的“北京时间”就是出自这里。

在生活中，人们经常使用的时间最小单位是秒，时间常常是论秒来计算。但是在一些行业和科学研究中，时间的精度要求则在“纳秒”甚至是“皮秒”（1秒=1000000000纳秒=1000000000000皮秒），常常是时间上的毫厘之差，会带来距离上的千里之谬。

“我们知道时间精度越高，则在距离上产生的误差就会缩小。”校启公介绍说，光的传播速度是每秒30万公里，如果时间上差一秒，那么距离上就会产生30万公里的差距，比如飞船对接，一旦测控系统时间差百万分之一秒，就会出现300米的距离偏差，或者在导航定位时，时间稍有偏差，则定位的精度和准确性就会不够精准。再比如在电力系统中，对于电网雷击点故障快速定位，需要站间设备时间同步精度达到1微秒。

时间作为七大基本物理量之一，用于描述物质运动变化的持续性和顺序性，广泛应用于国民经济和国防建设的诸多领域。

校启公表示，高精度时间频率是国家的战略资源，对国防、通信、电力、金融以及基础科学研究、高技术研究、国防安全等关系国计民生的重要行业具有重要支撑作用。“高精度地基授时系统建成后，通过光纤传递频率信号，时间的同步精度将会达到优于100皮秒（1皮秒等于10的12次方分之一秒），频率上达到优于E-19量级，这个精度目前在世界上是最高的。”

规模最大铺设光纤网络总长超过2万公里

精准的时间是怎样来的？又是怎么传递出去的？在中科院国家授时中心守时实验室里可以看到，这里的钟组显示着“国际原子时”“协调世界时”“北京时间”。

工作人员介绍说：“北京时间是通过国家授时中心的钟组资源，综合产生一个时间尺度，这个尺度溯源到协调世界时（UTC）。协调世界时是全球统一的国际标准时间，大家的时间都要与协调世界时对准。再通过地球自转服务机构（IERS）公布的闰秒信息进行闰秒，然后综合得到一个国家标准时间，就是我们的北京时间。对一些特殊行业有要求的，我们的时间精度会根据需求精确到毫秒、微秒、纳秒甚至皮秒。”

时间产生后，通过各种途径传递出去就是授时。据介绍，授时所用的长波和短波都是无线电波。我国的北斗卫星导航系统运行以后，长短波授时系统又有了新的拓展。

“高精度地基授时系统就是要构建一个天地一体的授时体系，铺设的光纤网络总长超过2万公里，超过国际同类授时网络规模，性能达到国际先进水平。”校启公说，将利用现有通信光纤资源，构建覆盖全国主要城市和重点用户的光纤时间频率传递骨干网。在全国布设约295个光纤时间和频率传递站点，在西部地区增补完善增强型罗兰授时系统，与现有长波授时系统结合，实现长波授时信号的全国土覆盖；通过差分技术，将重点区域授时精度从现在的1微秒提高到100纳秒。

据介绍，未来地基授时系统可实现与卫星授时的相互补充，提高系统抗干扰能力，对于大区域授时，地基授时可弥补星基授时在易受遮挡、抗干扰能力弱等方面的不足，发挥地基长波授时信号功率及抗干扰能力强、覆盖全国大部分地区的特点，满足多层次不同精度用户需求。

“高精度地基授时系统功能也是最完善的，不仅仅是作为一个授时系统发播标准时间和标准频率信号。”校启公表示，这个高精度地基授时系统，还将提供一个开展基础科学实验的平台，可提高重大工程、重要基础设施用时的可靠性，提高授时精度，促进精密物理研究、基础物理理论检验等基础科学的前沿突破。

关颖