衛星導航系統的授時功能

  在我們還很小的時候，就被教育要有時間觀念。上個世紀末，成年人每隔一段時間就會守在電視機前，盯住新聞聯播片頭的右上角，給手表校準時間！

  等我們長大后，一方面在遵守時間上嚴格要求自己，一方面又對他人的遲到行為施加壓力。可以說，遵守時間已深入骨髓，成為了現代社會一條基本的社交準則。然而，在某些場合，遲到之人最無賴的理由卻是“對不起，我的手表不知為啥慢了三分鐘”，對此，部分會議組織者竟無語以凝噎！

  時間同步的重要性，比一般人的想象要重要得多。它的內涵絕不僅限于商務人士對把控會議時間的執拗，而是真真正正關系國計民生的大事，以致于國家要專門成立一個“授時中心”來管一管時間同步這件事。

  本世紀初，最能見證時間同步重要性的民生場景莫過于春運買票。一般情況下，在離農歷春節還有不到二十天的時候，每天總有那么幾個時間段，世界好像都靜止了似的：學生、白領、打工仔、大老板，他們或坐在電腦面前屏息凝視，或抖立在寒風中徹夜排隊，等待著，焦急等待著，火車放票時間的，一步步逼近……

  實現時間同步的方法非常簡單，三句話：指定基準時間、讀取當前時間、加減校正。

在一些傳統警匪片中經常看到這樣的場景：隊長拿出手表倒數計時，隊員們將時間與隊長同步，爾后大家奔赴天花板、窗戶和門口等處待命，待時間一到，狙擊手和隊員同時行動，瞬間解救人質，整個過程按時間節點有序展開，分秒不差。

  在上述場景中，隊長的手表就是基準時間，隊員們要讀取自己的時間并與之比對，最后加減校準即可。這是一種“面對面”的對時方式。在上個世紀末期，手表的地位就相當于一輛小車，必須得依靠新聞聯播或者廣播電臺來提供基準時間。這是一種“廣播式”的對時方式。

  然而，面對面的對時方式僅適用于小型團隊的精細配合（類似擊斃本拉登的“海軍之矛”行動），當需要指揮一場曠日持久的、全國范圍內的大型戰役時，手工對時這種操作就顯得很不合時宜。而且，最關鍵的問題是對時精度：日常使用的鐘表，大約每年誤差1分鐘（人體無法察覺，基本無需對時），而手工對時精度最高也就0.1秒（參考NBA賽場計時器）。

  目前，世上最精準的時鐘是原子時鐘，每2000萬年才誤差1秒。如果把原子時鐘作為基準時間，將剩下的兩項工作（讀取當地時間和加減校正）交給“芯片”在后臺計算，人類就可以坐享其成，這是一種“自動化”的對時方式。

  現實情況是這樣的：日常生活無需每天對時，因為即使是“十元店”出售的電子表也能滿足基本的計時需求。另外一方面，部分需要原子時鐘的專業領域早在十多年前就已經實現了自動化對時，因為手工對時的精度完全是在拖原子時鐘的后腿。所以，雖然我們從小被教育要遵守時間，但是除了批評和吐槽上課、上班和開會（含約會）遲到人員以外，基本沒人會討論有關時間同步的問題。

   時間同步的學名叫“授時”：即提供精度較高的基準時間，使對方與其時間同步的技術。常用方法有短波授時、長波授時、網絡授時、電話授時、衛星授時等。但應用最廣泛的就是依托衛星導航系統來進行授時，授時精度約為20納秒（1納秒=1秒的十億分之一）。

    導航衛星上一般裝有2-3座原子鐘，它們唯一的用途就是給導航信號打上時間標志，告知用戶“現在幾點”。幾十年前，當我們需要對時的時候，講究一個“眼疾手快”：盯著電視機同時撥弄手表發條。現在厲害了，講究的是“神不知鬼不覺”：以手機為例，只要能接收到衛星導航信號，手機芯片就能代替機主讀取時間，同時進行加減校準——全程自動化，人體無法察覺。

   授時是衛星導航系統的兩大免費功能之一（另一個是導航定位），除了保證軍隊武器指揮系統的時間同步之外，還免費為世界各地的交通、銀行、金融等行業提供精確的時間基準。

   廣播通信：全國各地方電視臺要在7時00分準時轉播新聞聯播；廣告業主需要精準地預知廣告投放的時間點和時長；全世界的球迷需要在家里的沙發上實時共享足球賽事的比賽進程。普通的手機用戶，對電信服務商的要求是提供一個公平公正的計時計費系統。

   電力能源：電力系統的工作不僅僅是“發電廠發電，供電公司供電”這么簡單，作為國家性的電網工程，相關工作還涉及到電力分配、故障排除、電價調控等等。電網在運行過程中，任何一件突發事故都必須打上嚴格的時間標記，以便工程師追查到確切的事故地點，為電網智能分析、預警和決策提供依據，保障電力系統的安全穩定。

   金融股市：世界上主要的投資銀行要求各子公司必須與母公司時間系統一致，各大小企業因此也不得不與銀行進行時間同步。在股票交易時，遵循“時間優先”原則，它能保證世界各地的投資人在共享金融信息的同時，按照先來后到的順序公平地進行金融活動。

   現代社會條件下，確實很少有人去討論時間同步的問題，但這并不說明授時系統無足輕重，反而間接證明了該系統已經具備了像空氣和水一樣的特征：習以為常但缺一不可。正是由于衛星導航系統的默默授時，我們既不用守著幾百塊錢的電視機給幾萬塊錢的手表對時，也不用盯著電腦顯示器倒數計時去搶票（交給訂票軟件刷票）。

行文至此，如果您還覺得授時系統可有可無，那么，從現在開始，請攢足人品和資金……

總結

    I 授時是衛星導航系統的兩大免費功能之一。

   II 很多行業的正常運轉依賴于精確的時間同步。