O horário padrão internacional atual é chamado de Tempo Universal Coordenado (Universal Time Coordinated, UTC), também conhecido como "Horário Padrão Mundial". É uma combinação de tempo atômico e tempo universal, com base no segundo comprimento do tempo atômico, e é o mais próximo possível do tempo universal em termos de tempo. O método de cronometragem moderno mais comumente usado é a cronometragem por satélite, e é amplamente utilizado na navegação de veículos, monitoramento de veículos, despacho de tráfego, remessa, estações base de comunicação, cronometragem financeira de energia e outros campos . Então, quais tecnologias de cronometragem existem na China antiga e moderna e no exterior? Este artigo o levará a apreciar o tempo e a tecnologia de temporização da China antiga e moderna e de países estrangeiros!
1. Padrão
Guibião é um instrumento astronômico simples e importante na antiguidade, composto por um "relógio" vertical e um "gui" horizontal. Os antigos usavam o comprimento da sombra ao meio-dia para determinar os termos solares e a duração de um ano.
2. Campanário e Torre do Tambor
Os antigos dividiam a noite em cinco turnos, e cada turno era de uma hora, que é duas horas nos tempos modernos. A Torre do Sino e Tambor adota o tempo "ampulheta de pote de cobre + sino + tambor" para contar as horas, começando no tambor da noite todos os dias e terminando com o sino da manhã.
3. Sino de incenso
Instrumentos que usam especiarias ardentes para medir o tempo apareceram o mais tardar na Dinastia Song do Norte (960-1127). De vez em quando, o incenso queimará um fio, fazendo com que a bola de metal caia na placa de cobre abaixo e faça um som para informar o tempo.
4. Observatório
O observatório é o mais antigo observatório da China e sua função é equivalente ao padrão para medir a sombra do sol. O imponente edifício semelhante a uma torre é equivalente a um poste de pé no chão, e o "longo aterro" ao norte da plataforma é uma "régua de medição" usada para medir o comprimento da sombra do sol.
5. Yanyou Ampulheta
Todo o instrumento consiste em um pote solar, um pote lunar, um pote estelar, um pote receptor, uma régua de cobre com uma escala de horas e uma flecha flutuante de madeira. A flecha de madeira no pote receptor é comparada com a escala de tempo no escala de cobre para indicar a hora naquele momento.
Historicamente, esse tipo de comportamento de estabelecer padrões de tempo e transmitir informações de tempo é chamado de "respeitar o tempo e dar às pessoas", abreviado como "dar tempo".
Em países estrangeiros, esse comportamento é chamado de time service, ou seja, Time Service.
▉ Evolução do sistema de tempo do tempo efêmero ao tempo atômico
Do século 17 ao 19, com a melhoria contínua da tecnologia mecânica humana, a indústria relojoeira entrou em um período de rápido desenvolvimento e realizou a produção industrial.
A rápida popularização de relógios e relógios mudou gradualmente o conceito de tempo das pessoas e promoveu o desenvolvimento e o progresso da sociedade.
Relógio de bolso - o equipamento padrão dos cavalheiros britânicos no século XIX
Depois de entrar no século 20, a indústria eletrônica se desenvolveu rapidamente, e relógios movidos a bateria, relógios de corrente alternada, relógios eletromecânicos e relógios eletrônicos de quartzo surgiram um após o outro. Relógios e relógios entraram em uma nova era de quartzização que combina tecnologia microeletrônica e maquinário de precisão, e o erro diário é gradualmente controlado em 0,5 segundos.
Ao mesmo tempo, a cognição humana do tempo também entrou em um novo estágio, estabelecendo gradualmente o conceito de "sistema de tempo".
Um sistema de tempo, também conhecido como referência de frequência de tempo. Para ser franco, é como medir o tempo.
Existem três sistemas de tempo comuns, a saber:
Tempo Universal (UT) baseado no período de rotação da Terra
Ephemeris Time (ET) com base no período de revolução da Terra em torno do sol
Tempo atômico (AT) baseado na frequência de oscilação eletromagnética emitida por átomos (como átomos de césio) dentro do material
Há falta de homogeneidade no tempo universal e a precisão da medição do tempo do almanaque é baixa. Portanto, na 13ª Conferência Mundial sobre Pesos e Medidas em 1967, representantes de vários países votaram pela adoção do tempo atômico em vez do tempo do almanaque como o sistema básico de medição do tempo . O segundo do tempo atômico é definido como a unidade de tempo do Sistema Internacional de Unidades e é uma das unidades básicas das três grandes quantidades físicas.
O horário padrão internacional atual é chamado de Tempo Universal Coordenado (Universal Time Coordinated, UTC), também conhecido como "Horário Padrão Mundial". É uma combinação de tempo atômico e tempo universal, com base no segundo comprimento do tempo atômico, e é o mais próximo possível do tempo universal em termos de tempo.
Todos sabemos que a Terra está dividida em 24 fusos horários de acordo com a longitude. Embora a China tenha 5 fusos horários, adotamos uniformemente o "Horário de Pequim", que é o fuso horário "UTC+8".
O fuso horário do nosso país
▉ Quais são os métodos de cronometragem
Grandes mudanças ocorreram nas ferramentas de cronometragem e nos sistemas de tempo e, claro, o método de cronometragem também deve mudar de acordo.
O processo de cronometragem é, na verdade, um processo de comunicação. A teoria do eletromagnetismo mudou a comunicação e também mudou o tempo.
De acordo com diferentes frequências de ondas eletromagnéticas e meios de transmissão, a tecnologia de temporização moderna é dividida nas seguintes categorias:
1. Temporização de ondas curtas
Use rádio de ondas curtas com um comprimento de onda de 100m ~ 10m (frequência: 3MHz ~ 30MHz) para serviço de tempo.
Tomemos nosso país como exemplo. Em Lintong, Shaanxi, há uma sede do Centro Nacional de Serviço de Tempo da Academia Chinesa de Ciências. Ele assume as tarefas de geração, manutenção e transmissão do horário padrão nacional do meu país (horário de Pequim).
A estação de serviço de tempo do National Time Service Center está localizada em Pucheng, Shaanxi. A estação de rádio de ondas curtas aqui usará as frequências de 2,5 MHz, 5 MHz, 10 MHz e 15 MHz para transmitir continuamente o sinal de tempo de rádio de ondas curtas chinês ao longo do dia, e o indicativo de chamada é BPM.
O sinal de temporização de ondas curtas é transmitido por ondas do céu e ondas terrestres. A onda terrestre pode transmitir 100 quilômetros, e a onda do céu pode cobrir um raio de mais de 3.000 quilômetros, cobrindo basicamente todo o país, e a precisão do tempo é da ordem de milissegundos.
céu e ondas terrestres
2. Temporização de onda longa
O rádio de ondas longas com um comprimento de onda de 10km-1km (frequência: 30KHz-300KHz) é usado para serviço de tempo.
O indicativo de chamada da estação de rádio de ondas longas do National Time Service Center é BPL, e a frequência de transmissão é 100KHz.
A distância de ação da onda terrestre do sinal de temporização de ondas longas é de 1.000 a 2.000 quilômetros, e o sinal de onda celeste é de 3.000 quilômetros, cobrindo basicamente as águas interiores e marítimas do meu país, e a precisão do tempo é da ordem de microssegundos.
3. Temporização de código de tempo de baixa frequência
O tempo de código de tempo de baixa frequência é um tempo especial de onda longa, que é adequado para tempo padrão regional e transmissão de frequência.
O National Time Service Center adota a tecnologia de sistema de serviço de tempo de código de tempo de onda contínua com uma frequência portadora de 68,5 KHz.
Nossos relógios controlados por rádio comuns/relógios controlados por rádio podem receber este sinal e verificar automaticamente o tempo. A precisão pode chegar a 300.000 anos e o erro não excede 1 segundo.
relógio controlado por rádio
4. Horário do telefone
O uso da rede telefônica para transmitir o horário padrão é chamado de serviço de horário telefônico.
Por exemplo, através de um receptor de código de tempo de telefone dedicado, disque a linha de serviço do National Time Service Center para obter automaticamente a exibição e saída padrão do horário de Pequim, e a precisão do serviço de tempo é de 10 milissegundos.
5. Horário da TV
Haha, isso não se refere ao noticiário às 19h todos os dias.
Ninguém teria pensado que a China Central Television inseriu "secretamente" as informações de tempo fornecidas pelo relógio atômico em seu próprio sinal de TV. Depois que o equipamento do usuário recebe o sinal de TV, ele pode ser corrigido para realizar o tempo com uma precisão de cerca de 10 microssegundos.
6. Sincronização da rede
Todos devem estar familiarizados com isso. NTP (Network Time Protocol, Network Time Protocol), que é freqüentemente usado em nossos computadores, é um serviço de tempo de rede.
Desde que o endereço IP do servidor NTP de destino esteja definido, o computador local pode realizar a sincronização de tempo.
interface de configuração NTP
7. Sincronização por satélite
O que apresentamos acima são todos os métodos de cronometragem baseados no solo. Em seguida, vamos dar uma olhada no método de cronometragem baseado no espaço mais popular, que é "temporização por satélite".
Usamos aplicativos de navegação e posicionamento como Baidu e Gaode todos os dias. Todos também devem saber que a razão pela qual esses aplicativos podem obter navegação e posicionamento é porque os telefones celulares podem se comunicar com satélites e usar os serviços fornecidos por satélites.
O sistema de satélite que fornece serviços de navegação e posicionamento é chamado de sistema GNSS (Global Navigation Satellite System).
O famoso GPS é o sistema GNSS dos Estados Unidos e o mais antigo sistema GNSS do mundo. O Beidou, que agora é famoso, é um sistema GNSS desenvolvido e construído independentemente pela China.
Os sistemas GNSS que também têm capacidade de cobertura global incluem o GLONASS da Rússia (Glonass) e o Galileo da Europa (Galileo).
Além dos sistemas globais de satélites, o GNSS também inclui alguns sistemas regionais e sistemas de aumento.
Muitas pessoas não sabem que além de posicionamento e navegação, o sistema GNSS também tem uma função muito importante, que é o serviço de tempo.
Os três principais recursos do GNSS, geralmente abreviados como PVT, são Position (posição), Velocity (velocidade) e Time (tempo).
Então, como o GNSS percebe o tempo?
Em cada satélite GNSS, há um relógio atômico. Isso permite que dados de tempo precisos sejam incluídos no sinal de satélite transmitido. Com um receptor dedicado ou módulo de temporização GNSS, esses sinais podem ser decodificados e a sincronização de tempo do dispositivo com o relógio atômico pode ser realizada rapidamente.
Comparado com as tecnologias de temporização de ondas longas, ondas curtas, rede e outras mencionadas acima, o tempo de satélite GNSS tem vantagens técnicas óbvias.
Primeiro, a precisão do tempo GNSS é maior.
Tome Beidou como um exemplo. A hora do sistema de navegação por satélite Beidou é chamada de BDT. Quando o BDT é um horário atômico, ele pode ser rastreado até o horário universal coordenado UTC do National Time Service Center do meu país, e a precisão do controle da diferença de horário com o UTC é inferior a 100 ns.
Comparação da precisão de temporização de vários métodos de temporização
Além da precisão, o tempo de satélite GNSS também tem vantagens de cobertura inerentes.
Tanto a temporização terrestre de onda longa quanto a de onda curta são limitadas pela distância de propagação física. Se encontrar barreiras ambientais, como montanhas, a distância de transmissão será ainda mais reduzida.
O tempo do satélite GNSS é obviamente muito mais forte em termos de cobertura. Especialmente para cenários de navegação oceânica e aeroespacial, o tempo de satélite GNSS tem vantagens óbvias.
Resumir:
O tempo de satélite GNSS tem vantagens técnicas óbvias - maior precisão de tempo e cobertura mais ampla.
Referência da informação: www.skylab.com.cn/newsview-1015.html
Maior precisão de tempo: Tome Beidou como exemplo. A hora do sistema de navegação por satélite Beidou é chamada de BDT. Quando o BDT é um horário atômico, ele pode ser rastreado até o horário universal coordenado UTC do Centro Nacional de Serviço de Tempo da China, e a precisão do controle de diferença de horário com UTC é inferior a 100 ns; SKYLAB possui um módulo de cronometragem GPS e o módulo de cronometragem Beidou tem uma precisão de tempo de 10nS, 15nS e 20nS.
Cobertura mais ampla: graças à cobertura de sinal dos satélites GNSS, em ambientes como sinais fracos ou selvas alpinas sem cobertura de rede, especialmente para navegação oceânica e cenários aeroespaciais, o tempo de satélite GNSS pode ignorar a limitação da distância de propagação física, tempo de saída em tempo real dados para decodificação pelo módulo de temporização GNSS e sincronize rapidamente o tempo entre o dispositivo e o relógio atômico.