現(xiàn)代社會(huì)的許多方面都對(duì)高精度授時(shí)提出了應(yīng)用需求，如電網(wǎng)運(yùn)行、移動(dòng)通信、高速數(shù)字通信、金融計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全，數(shù)字化廣播電視網(wǎng)—電信網(wǎng)—計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)三網(wǎng)融合、航空航天、衛(wèi)星發(fā)射及監(jiān)控、軍用通信網(wǎng)絡(luò)、預(yù)警雷達(dá)網(wǎng)、多兵種武器協(xié)同作戰(zhàn)、智能化交通、地質(zhì)、測(cè)繪、導(dǎo)航、氣象、科學(xué)計(jì)量、減震救災(zāi)和國(guó)家安全等。

我們先了解下北斗授時(shí)

北斗衛(wèi)星授時(shí)可以提供全天候、全球性、高效快速、高精度的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信息，而且噪音干擾等極小。但面對(duì)GPS授時(shí)技術(shù)，設(shè)備占領(lǐng)我國(guó)90%以上的衛(wèi)星授時(shí)用戶市場(chǎng)，我國(guó)自主研發(fā)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)及授時(shí)應(yīng)用擔(dān)負(fù)著重大使命。

北斗系統(tǒng)時(shí)鐘通過(guò)星載高精度原子鐘和UTC時(shí)間同步，地面用戶北斗接收機(jī)接收到來(lái)自衛(wèi)星的時(shí)鐘信號(hào)后，即可完成高精度時(shí)間的傳遞，滿足日常生活中的各種時(shí)間需求。其具體的授時(shí)方式，一般有單站法（幾個(gè)衛(wèi)星對(duì)一個(gè)UTC）、單星共視法（一個(gè)衛(wèi)星對(duì)多個(gè)UTC）、多星共視法等（多個(gè)衛(wèi)星對(duì)多個(gè)UTC）。

單站法授時(shí)簡(jiǎn)單，設(shè)備需求量少，授時(shí)精度為50納秒，多用于對(duì)精度要求不高的場(chǎng)景。單星共視法和差分信號(hào)差不多，能夠抵消多項(xiàng)共模傳輸誤差，可以達(dá)到20納秒的精度。多星共視法類(lèi)似于單星共視法，也可以抵消多項(xiàng)共模誤差，定時(shí)精度為5納秒。目前，應(yīng)用于通信、電力、金融行業(yè)的高精度授時(shí)主要采用第三種方式，實(shí)現(xiàn)區(qū)域、鐵道站點(diǎn)高精度的時(shí)間同步。

電信網(wǎng)同步與移動(dòng)通信

無(wú)線通信系統(tǒng)屬于基站同步系統(tǒng)，基站建無(wú)線信道的幀同步及基站切換、漫游都需要精確的時(shí)間控制。當(dāng)基站時(shí)鐘精度誤差超過(guò)限定的納秒級(jí)，會(huì)導(dǎo)致基站間用戶切換失敗，出現(xiàn)打電話掉線、通話質(zhì)量下降、串線等。當(dāng)基站時(shí)鐘精度在規(guī)定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有恢復(fù)，基站會(huì)退出服務(wù)導(dǎo)致基站內(nèi)的用戶服務(wù)中斷，手機(jī)掉線，這就是我們?yōu)槭裁床糠值貐^(qū)一上午都沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)，而移動(dòng)公司說(shuō)“升級(jí)”的原因。

可見(jiàn)，一個(gè)可靠和高精度的時(shí)鐘源對(duì)移動(dòng)通信來(lái)說(shuō)，非常重要。目前，大部分的通信采用GPS作為基站同步時(shí)鐘，但是由于受美國(guó)限制，存在自主性差、安全性低的問(wèn)題，同時(shí)由于系統(tǒng)沒(méi)有備份，可能導(dǎo)致GPS工作異常時(shí)，通信質(zhì)量受到影響，為保證滿足自主5G無(wú)線通信系統(tǒng)對(duì)時(shí)間同步的要求與國(guó)際安全需要，現(xiàn)在的4G5G中加入北斗授時(shí)技術(shù)來(lái)解決GPS在不可用的情況下網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)授時(shí)同步問(wèn)題。、

因此，采取北斗/GPS雙模是當(dāng)下流行的發(fā)展方向，他實(shí)現(xiàn)了通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步備份，大大提高了通信網(wǎng)絡(luò)的安全性，也進(jìn)一步提高系統(tǒng)授時(shí)精度并提供精確定位服務(wù)。北斗/GPS授時(shí)系統(tǒng)主要由北斗接收模塊、GPS接收模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和接口模塊組成，以北斗/GPS雙系統(tǒng)互為備用設(shè)計(jì)，采用單、雙模天線輸入方式，接收北斗或者GPS信號(hào)。雙模系統(tǒng)根據(jù)衛(wèi)星信號(hào)選擇最優(yōu)的衛(wèi)星系統(tǒng)，輸出秒脈沖時(shí)鐘信息、TOD數(shù)據(jù)格式等。

智能電網(wǎng)同步與監(jiān)控

電力系統(tǒng)是大規(guī)模互聯(lián)系統(tǒng)，地域分布廣闊，設(shè)備眾多，電力也是現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展和國(guó)民經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的神經(jīng)中樞、動(dòng)力之源。同時(shí)，由于電力系統(tǒng)地幅遼闊，要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)全面地掌握電力系統(tǒng)各組成部分的運(yùn)行狀態(tài)，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，必須依賴全系統(tǒng)統(tǒng)一高精度的時(shí)間基準(zhǔn)。以前采用直流信號(hào)雖然很快，但是受制于距離影響造成極大誤差，不能滿足其需要，從而也凸顯了獲得高精度同步時(shí)鐘的關(guān)鍵。因此，將衛(wèi)星精確授時(shí)作為電力系統(tǒng)的同步時(shí)鐘系統(tǒng)，當(dāng)全網(wǎng)的監(jiān)測(cè)、保護(hù)、控制和故障系統(tǒng)都實(shí)現(xiàn)同步之后，不僅會(huì)使過(guò)去許多難以實(shí)現(xiàn)的工作，如相量測(cè)量、故障定位等容易實(shí)現(xiàn)，還會(huì)使人們對(duì)電力系統(tǒng)的分析、控制能力發(fā)生質(zhì)一樣的變化。

目前，我國(guó)電力系統(tǒng)依然較多通過(guò)GPS民用頻道向電力系統(tǒng)的電力自動(dòng)化設(shè)備、微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、安全自動(dòng)保護(hù)設(shè)備、故障及事件記錄等智能設(shè)備提供授時(shí)信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的同步運(yùn)行。但電力工業(yè)安全生產(chǎn)關(guān)系國(guó)家能源安全和國(guó)民經(jīng)濟(jì)命脈，一旦，我是說(shuō)一旦發(fā)生緊急事態(tài)，GPS信號(hào)關(guān)閉或者調(diào)整，將引發(fā)我國(guó)電網(wǎng)系統(tǒng)的重大安全事故。

隨著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)研制成功并投入使用，我國(guó)技術(shù)人員也在研究用北斗衛(wèi)星授時(shí)功能，在電力領(lǐng)域創(chuàng)新研發(fā)“北斗電力全網(wǎng)時(shí)間同步管理系統(tǒng)”，這就結(jié)束了電力運(yùn)行時(shí)間完全依賴美國(guó)GPS全球定位系統(tǒng)的歷史，解決了電力系統(tǒng)時(shí)間同步應(yīng)用中的三個(gè)難題—可靠時(shí)鐘源、全網(wǎng)時(shí)間同步管理、遠(yuǎn)程集中數(shù)字化監(jiān)控，有效保障了我國(guó)電力安全和國(guó)家安全，現(xiàn)在單向授時(shí)控制在50納秒內(nèi)，雙向授時(shí)控制在10納秒內(nèi)，已經(jīng)是很牛掰的了哦。

金融與網(wǎng)絡(luò)同步

隨著電子信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，電子商務(wù)、電子政府、金融等高時(shí)間約束業(yè)務(wù)對(duì)整個(gè)社會(huì)的時(shí)間同步要求越來(lái)越嚴(yán)格，而這些社會(huì)活動(dòng)中，計(jì)算機(jī)信息處理和傳輸起著至關(guān)重要的作用。一旦由于業(yè)務(wù)系統(tǒng)時(shí)間不同步對(duì)交易造成的影響，有形和無(wú)形資產(chǎn)損失都將是巨大的。

因此，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步越來(lái)越顯得重要?，F(xiàn)在金融行業(yè)，無(wú)論是證券交易所，其業(yè)務(wù)都離不開(kāi)計(jì)算機(jī)和聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，如銀行業(yè)務(wù)往來(lái)發(fā)生的時(shí)刻，金融交易的準(zhǔn)確時(shí)刻，電子郵件信息、文件創(chuàng)建和訪問(wèn)時(shí)間、數(shù)據(jù)庫(kù)處理時(shí)間、賬戶密碼等都涉及銀行聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)之間的時(shí)間同步和頻率同步。

計(jì)算機(jī)中凡是有“日戳”概念的信息都對(duì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間標(biāo)記提出了要求，我們?cè)谧鯰BOX設(shè)備就包含了“時(shí)間戳”這個(gè)日志記錄，表示某時(shí)該車(chē)的運(yùn)行狀態(tài)及發(fā)生事件，用于保證認(rèn)證、密鑰協(xié)商等信息傳遞的新鮮性。網(wǎng)上電子商務(wù)不斷發(fā)展，在滿足傳統(tǒng)信息的保密性、身份真實(shí)性、內(nèi)容完整性、數(shù)據(jù)不被篡改性等安全要求外，還需要解決信息時(shí)效性，如商業(yè)情報(bào)、無(wú)人駕駛、專(zhuān)利發(fā)明交易中的競(jìng)標(biāo)、競(jìng)拍等，有“時(shí)間戳”證明某一刻完成了這項(xiàng)活動(dòng)。其他的還有記錄文件安全、審查和監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)錯(cuò)誤檢查、復(fù)原、初始化、目錄服務(wù)、儲(chǔ)存、分布式計(jì)算、邊緣計(jì)算、預(yù)設(shè)操作及控制，各網(wǎng)統(tǒng)一到實(shí)時(shí)時(shí)間等等。

廣播電視與三網(wǎng)融合

“現(xiàn)在是北京時(shí)間七點(diǎn)整”，精確的時(shí)鐘信號(hào)是廣播電視臺(tái)準(zhǔn)時(shí)播出的重要保證。以北京時(shí)間為準(zhǔn)，各顯示、各頻道電視節(jié)目準(zhǔn)點(diǎn)播出，換哪都是新聞聯(lián)播，之前是有的電視臺(tái)有延時(shí)。這里面有個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB20600-2006，不詳細(xì)展開(kāi)了，我也沒(méi)去讀。

目前國(guó)內(nèi)廣播電視中心主要精密時(shí)間的獲取有三種方式：利用央廣報(bào)時(shí)信號(hào)獲取標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，小時(shí)候玩電子表整個(gè)一秒不差，就是和央廣對(duì)時(shí)；利用CCTV電視場(chǎng)逆程第16行中的時(shí)間編碼脈沖獲取時(shí)間；利用接受全球定位系統(tǒng)中的時(shí)間信息獲得標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。

因?yàn)槿蚨ㄎ幌到y(tǒng)具有無(wú)地區(qū)時(shí)差、定位精度高、受環(huán)境影響小等優(yōu)勢(shì)，所以我國(guó)的廣電也是采用GPS授時(shí)來(lái)獲取時(shí)間。北斗授時(shí)系統(tǒng)也逐漸應(yīng)用于廣電行業(yè)中，播出系統(tǒng)的時(shí)間同步、網(wǎng)絡(luò)時(shí)間、機(jī)房子鐘信號(hào)、導(dǎo)播時(shí)間等都依賴于授時(shí)系統(tǒng)。

三網(wǎng)融合是指電信網(wǎng)、廣電網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)在向?qū)拵ㄐ啪W(wǎng)、數(shù)字電視網(wǎng)、下一代互聯(lián)網(wǎng)演進(jìn)過(guò)程中，因其技術(shù)功能趨于一致，業(yè)務(wù)范圍相近，三網(wǎng)相互滲透、相互兼容，整合成為互聯(lián)互通、統(tǒng)一的信息傳輸網(wǎng)絡(luò)。這三網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)資源共享、避免了低水平的重復(fù)建設(shè)、形成了適應(yīng)性廣、容易維護(hù)、費(fèi)用低的高速寬帶的多媒體基礎(chǔ)平臺(tái)。表現(xiàn)為電視遙控器上打電話、手機(jī)上看直播、通信、上網(wǎng)、語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、廣播等多種服務(wù)。

國(guó)防建設(shè)

作為39軍通信團(tuán)的一名老兵，我們?cè)谕ㄐ胖笓]、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)時(shí)間應(yīng)用與國(guó)防還是有一定基礎(chǔ)，最近剛過(guò)了八一，戰(zhàn)友們也練了，還有幾把刷子。北斗在國(guó)防應(yīng)用非常普遍，對(duì)授時(shí)方面的精度要求非常高。

無(wú)論是邊防巡邏、訓(xùn)練演習(xí)、后勤保障、搶險(xiǎn)救災(zāi)、或者是聯(lián)同其他部隊(duì)協(xié)同作戰(zhàn)指揮、全軍通信保障、平臺(tái)作戰(zhàn)、網(wǎng)絡(luò)信息指揮中心、通信/偵查/雷達(dá)預(yù)警、時(shí)間頻率計(jì)量測(cè)試等，都需要高精度的時(shí)間信息和和時(shí)間的高度同步，保證步調(diào)一致（作戰(zhàn)指揮的基礎(chǔ)）。

我們?cè)诤Ｓ?xùn)、通信指揮中要實(shí)現(xiàn)精確作戰(zhàn)離不開(kāi)高精度的時(shí)間統(tǒng)一，我們普通老百姓看電視中的對(duì)表情況就是達(dá)到這個(gè)效果，實(shí)際上信息化條件下的一體化聯(lián)合作戰(zhàn)，具有作戰(zhàn)范圍大、領(lǐng)域廣、參戰(zhàn)兵力多、作戰(zhàn)體系龐雜、行動(dòng)速度快、指揮控制要求高，作戰(zhàn)協(xié)同密切等特點(diǎn)，戰(zhàn)場(chǎng)各類(lèi)信息系統(tǒng)、武器裝備/車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)、信息快速處理傳輸儲(chǔ)存等綜合處理，高精尖武器精準(zhǔn)定位和控制，都需要精確和統(tǒng)一的時(shí)間來(lái)控制與維系。

信息化條件下對(duì)作戰(zhàn)時(shí)間精度要求已經(jīng)達(dá)到秒級(jí)、毫秒，甚至是納秒級(jí)。時(shí)間統(tǒng)一能針對(duì)信息系統(tǒng)、武器系統(tǒng)和作戰(zhàn)行動(dòng)的不同需求，提供精確與統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間和頻率信號(hào)，保證在時(shí)間和頻率上達(dá)到同步。一旦時(shí)間統(tǒng)一出現(xiàn)了問(wèn)題，將會(huì)導(dǎo)致通信中斷、指揮失靈、武器失控和“體系癱瘓”，出現(xiàn)“你不打我我自亂”的被動(dòng)局面。

北斗系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)成為建設(shè)信息化軍隊(duì)，打贏信息化戰(zhàn)爭(zhēng)的重要基礎(chǔ)和保證，是軍事戰(zhàn)斗力的有機(jī)組成部分和作戰(zhàn)效能倍增器。

結(jié)束語(yǔ)

最近北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式開(kāi)通，它除了擁有GPS類(lèi)似性能外，同步可以起到信號(hào)增強(qiáng)的作用，還可以傳輸短報(bào)文、實(shí)現(xiàn)主動(dòng)定位，建成即開(kāi)通，開(kāi)通即服務(wù)，中國(guó)北斗邁進(jìn)全球服務(wù)新時(shí)代，2017年11月到現(xiàn)在已經(jīng)完成了18箭30星，建成40多個(gè)地面站，高效完成組網(wǎng)，功能性能指標(biāo)世界一流。

“中國(guó)芯”是北斗系統(tǒng)的核心。28納米工藝的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航芯片已經(jīng)量產(chǎn)，22納米工藝芯片即將量產(chǎn)，大部分智能手機(jī)均支持北斗功能，我國(guó)已經(jīng)構(gòu)建起集芯片、模塊、板卡、終端和運(yùn)營(yíng)服務(wù)為一體的完整產(chǎn)業(yè)鏈。

速銳得也和北斗一起，建設(shè)在路上、應(yīng)用在路上，我們不僅在車(chē)載TBOX領(lǐng)域應(yīng)用北斗，還有精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能駕駛、共享互聯(lián)等領(lǐng)域做更多的創(chuàng)新應(yīng)用，無(wú)人化、智能化、數(shù)字化、平臺(tái)化將是北斗+速銳得給大家?guī)?lái)的新變化。