GPS 如何为世界带来时间

UTC时间是世界各地许多计时实验室输入的结果
 

这意味着实时 UTC 虽然非常准确，但只是一个近似值，更精确的计算是回顾性确定的。BIPM 每月出版的Circular -T 期刊包含上个月应用于 UTC 的小修正。

GPS 接收器安装在哪里？
每个为 UTC 做出贡献的计时实验室都会测量自己版本的 UTC，例如，UTCBrussels 是比利时的 UTC 测量值。那么 BIPM 如何比较所有这些不同时钟的性能呢？答案是它使用 GPS 接收器，或更准确地说，GNSS（全球导航卫星系统）接收器，除了 GPS 之外，还跟踪 GLONASS、Galileo、BeiDou 和 IRNSS 等星座。

精确测量时间是每个 GPS 接收器的核心。卫星和接收器之间的距离（用于计算位置）是通过测量卫星信号到接收器的传输时间来确定的。传输时间的 1 纳秒误差会转化为距离的 30 厘米误差。GPS 卫星星座使用自己的精确时间测量方法（称为 GPS 时间），每颗卫星都有自己的机载原子钟组。因此，卫星可以被视为非常精确的飞行时钟。

通过跟踪 GPS 卫星，接收器可以记录其自身接收器时钟和卫星时钟之间的时间差，例如 UTC布鲁塞尔 - GPS 时间。这些时间差以及其他信息以称为 CGGTTS 的数据格式收集并发送到 BIPM。使用 CGGTTS 和其他数据，BIPM 可以通过减去 GPS 时间的个体差异来比较布鲁塞尔的时钟与纽约的时钟：这种技术被称为“共同观点”。

UTC布鲁塞尔 - UTC纽约 = (UTC布鲁塞尔 - GPS 时间) - (UTC纽约 - GPS 时间)

上述两个 GPS 时间术语相互抵消，留下 UTC布鲁塞尔 和 UTC纽约之间的差异。

通过将各个时钟与 GPS 时间进行比较，可以将它们相互比较
 
建立计时实验室
为了比较世界各地计时实验室使用的原子钟，需要将它们连接到 GPS 计时接收器。这是一种特殊类型的接收器，可以使用外部原子钟而不是它自己的时钟，它使用来自原子钟的两个输出信号：  

每秒一个脉冲与 UTC (PPS IN) 同步，并且
本质上是正弦波的 10 MHz 频率参考 (REF IN)
计时实验室的基本组成如图 3 所示。然而，为了达到所需的纳秒精度，还需要大量的专业知识和准备工作。设置中所有元件的信号延迟都应准确校准，为此，BIPM 维护一组预先校准的移动接收器作为校准参考。除了提供 1/3 用于计算 UTC 的授时接收器外，Septentrio 还为 BIPM 提供用于校准的授时接收器。   

时间传递实验室的基本组成部分：铯原子钟、PolaRx5TR 定时接收器和天线
 
突破科学的界限
除了定义和传播 UTC 之外，近年来 GPS 授时接收器也占据了科学前沿的地位。例如，在T2K 实验中 ，通过精确测量中微子在两个位置之间的传输时间，可以限制中微子的质量，从而更多地了解这些难以捉摸的粒子的性质。  

在尺寸范围的另一端，VLBI（甚长基线干涉测量）技术使用位于遥远位置的射电望远镜，这些望远镜通过使用 GPS 共同视图对观测结果进行时间同步，在网络中连接在一起。由此产生的分辨率远远超过任何单个望远镜本身所能达到的分辨率。

从相对平凡的带有时间戳的银行交易活动到真正非凡的天文学和高能物理世界，GPS 技术不断寻找新的方法来改善我们的世界并增进我们对它的了解。

https://www.septentrio.com/en/learn-more/insights/how-gps-brings-time-world