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科普 | 3分鐘讀懂高精度時間同步
發布于2023-11-30

通過上一期的內容我們知道北京時間作為我們國家的標準時間,是由中國科學院國家授時中心產生、保持和發播的。

中國科學院國家授時中心位于陜西西安臨潼,那北京時間誕生于這里,是怎么做到讓全國人民都用上北京時間呢,大家又是通過什么手段和北京時間實現同步的呢?看完本期內容,相信你能找到答案。

用特殊信號形式把北京時間傳遞、發播出去,被稱為“授時”。“授”是給予、交給的意思,“授時”意味著把國家標準時間傳遞交給用戶。對于全國的時間用戶來說,大家對時間同步精度需求不同,采用的授時手段和方法也不同。

如果你需要秒級的時間同步精度,互聯網授時可以滿足你的需求。比如你的筆記本電腦正和互聯網連接,設置自動同步到網絡時間,那你完全可以不同擔心它的時間偏差會大于1秒,因為有很多站點會提供網絡授時服務,把你的電腦時間同步到標準時間1秒以內。

如果你需要毫秒量級的時間同步精度,短波授時可以用,常見的用戶是收音機。如果你身處低頻時碼的電波覆蓋范圍,恰好你有一臺電波鐘,那恭喜你,它也可以保證你毫秒量級的時間同步精度。

中國北斗衛星導航系統——由我國自行研制的全球衛星導航系統,也是繼GPS、GLONASS之后的第三個成熟的全球衛星導航系統。北斗系統時間基準被定義為北斗時(BeiDou Time,BDT)。

目前,北斗三號全球衛星導航系統已全面建成,共發射56顆衛星,每顆衛星上均搭載了高性能原子鐘組合鐘組。地面主控站的原子鐘組由多臺國產原子鐘組成,“紙面時”由主控站匯集地面鐘和監測站監測的星鐘數據后用原子時尺度算法計算得到。北斗系統時間由“紙面時”實現,通過主控站的主鐘產生和保持北斗系統時間時頻系統的信號源。

北斗時間系統通過與國家授時中心守時實驗室建立的時間比對鏈路獲取系統時間與國際標準時間UTC之間的偏差,并通過頻率駕馭方法控制北斗系統時間與UTC盡可能的保持在一定范圍內。

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BDT與UTC的時間偏差將通過導航電文進行播發,用戶通過衛星接收機接收信號進行解算就可以獲得本地與標準時間的偏差了,再通過修正本地偏差完成定時。目前北斗授時的精度可以達到20納秒量級。

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從個人感知角度而言,毫秒級精度已經是極限了。但是我們日常生活中高精度的時間卻是無處不在的,并且在很多時候我們更需要高精度的時間。

為了讓大家更好地感受高精度時間對于我們日常生活的影響,下面賽賽就來跟大家講講高精度時間同步在一些日常領域中的應用。

在金融證券領域,時間同步是各系統協同運行的基礎。隨著銀行業務的發展,信息系統對時間精度的要求越來越高,僅靠銀行數據中心服務器、網絡設備接收的廣域網路由器時間已無法滿足業務處理需求。為了滿足銀行信息系統時間和數據的一致性要求,保證系統正常運行,按照金融行業管理、業務需要,銀行須搭建一套高精度的時鐘服務器系統,作為數據中心基準時鐘為其他設備授時。

針對機構客戶、機構業務服務器以及核心機房現役生產服務器日益精確的授時需求,賽思研制的時間同步方案,兼備高可靠安全性及優異的同步授時性能,得到了客戶的普遍認可。

賽思自主研制的通用型高性能NTP時間服務器NS7200和NS7210能提供高精度、高可靠性的時間信號及頻率信號,并具備優越的自守時能力,通過了國內權威機構檢測,能夠滿足金融行業對時間的高精度需求。 

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賽思NS7200產品在金融行業的兩地三中心解決方案


時間同步系統是智能電網一個重要的組成部分,它是整個智能電網的時鐘同步脈動。所有設備時鐘和數據時標必須統一、步調一致保證各個設備同一時刻采集的所有數據都必須打上相同的時間戳再進行傳送。

北斗和GPS授時系統衛星同步時鐘技術在電力系統中的使用,能夠有效地減少檢修和運行人員的工作量,使變電站內部的運行設備得到統一、標準的時間基準,方便了設備運行,提高了電力系統中自動化的水平。

賽思自主研發的TS3000系列產品是專門應用于時間同步系統的授時裝置,它主要應用在電力綜合自動化方向,為廣泛的電廠、變電站、調度機構提供了多種類型的時間同步接口。

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賽思TS3000系列電力系統主從式時間同步解決方案


高精度時間同步在智能化系統中的應用主要體現在醫院、學校、體育場館等。

醫院時鐘系統主要為醫院工作人員及患者、患者家屬提供統一準確時間信息,并且為整個醫院計算機系統、呼叫系統、計費系統、手術室控制系統以及其它弱電子系統提供標準時間信號。高精度的時鐘系統是醫院整體提高運營服務質量及可靠性的關鍵指標。

學校時鐘系統對于學校日常運行、教學管理以及學生和教師的時間安排都至關重要。高精度的時間同步有利于保持校內各個時鐘的準確性和一致性,維持學校內部秩序,提高教學效率,確保學校活動和安全措施的有效執行。

體育場館時鐘系統是體育賽事中不可或缺的組成部分,它直接影響著比賽的公正性、觀眾的體驗感以及整個賽事的正常進行。高精度的時間同步是能夠為運動員提供公平競技的環境,也能為觀眾和賽事管理者提供準確、可靠的時間基準。

賽思自主研制的TS8000是一款高精度時鐘產品,結合數字子鐘組成子母鐘系統,可支持IEEE1588v2協議,在軌道交通應用中首創采用PTP方式進行一級、二級母鐘之間的時間同步,提高了時鐘系統的整體精度。產品可應用于地鐵、有軌電車、體育館、醫院、大型火車站、飛機場等場所。

目前賽思的智能化系統解決方案已經為全國幾十個省市上百家醫院全院提供高精度時間同步;為多所學校、科學院提供高精度同步授時產品及方案,享有良好的口碑;同時也參與多個賽事場館建設,助力冬奧會、亞運會等賽事的舉辦。

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賽思TS8000系列在智能化系統中的解決方案

是的,高精度的時間同步影響著我們日常的方方面面,同時也為我們的生活提供著更加精準、高效的服務。

在這個萬物數智化的時代,賽思正如秒針躍動在鐘面一樣,在時頻創新的道路上埋頭耕耘,不斷探索更加廣泛的應用領域,為更加智能的“數字中國”貢獻精準時頻同步力量。


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