L'heure standard internationale actuelle est appelée Temps universel coordonné (Universal Time Coordinated, UTC), également connu sous le nom de "World Standard Time". C'est une combinaison de temps atomique et de temps universel, basée sur la deuxième durée du temps atomique, et qui est aussi proche que possible du temps universel en termes de temps. La méthode de synchronisation moderne la plus couramment utilisée est la synchronisation par satellite, et elle est largement utilisée dans la navigation des véhicules, la surveillance des véhicules, la répartition du trafic, la navigation, les stations de base de communication, la synchronisation financière de l'énergie et d'autres domaines . Alors, quelles technologies de synchronisation existe-t-il dans la Chine ancienne et moderne et à l'étranger ? Cet article vous amènera à apprécier le chronométrage et la technologie de chronométrage de la Chine ancienne et moderne et des pays étrangers !
1. Norme
Guibiao est un instrument astronomique simple et important dans l'Antiquité, composé d'une "montre" verticale et d'un "gui" horizontal. Les anciens utilisaient la longueur de l'ombre à midi pour déterminer les termes solaires et la durée d'une année.
2. Tour de la cloche et du tambour
Les anciens divisaient la nuit en cinq équipes, et chaque équipe était d'une heure, ce qui est de deux heures dans les temps modernes. La tour de la cloche et du tambour adopte le calendrier "sablier en cuivre + cloche + tambour" pour indiquer l'heure, en commençant par le tambour du soir tous les jours et en terminant par la cloche du matin.
3. Cloche d'encens
Les instruments qui utilisent des épices brûlantes pour mesurer le temps sont apparus au plus tard sous la dynastie des Song du Nord (960-1127). De temps en temps, l'encens brûlera un fil, faisant tomber la boule de métal dans la plaque de cuivre en dessous et émettant un son pour indiquer l'heure.
4. Observatoire
L'observatoire est le plus ancien observatoire de Chine et sa fonction équivaut à la norme de mesure de l'ombre du soleil. Le bâtiment imposant en forme de tour équivaut à un poteau debout sur le sol, et le "long remblai" juste au nord de la plate-forme est une "règle de mesure" utilisée pour mesurer la longueur de l'ombre du soleil.
5. Sablier Yanyou
L'ensemble de l'instrument se compose d'un pot solaire, d'un pot lunaire, d'un pot étoile, d'un pot récepteur, d'une règle en cuivre avec une échelle horaire et d'une flèche flottante en bois. La flèche en bois dans le pot récepteur est comparée à l'échelle de temps sur le échelle de cuivre pour indiquer l'heure à ce moment-là.
Historiquement, ce type de comportement consistant à établir des normes de temps et à transmettre des informations temporelles est appelé "respecter l'heure et la donner aux gens", en abrégé "donner l'heure".
Dans les pays étrangers, ce comportement est appelé service horaire, c'est-à-dire Time Service.
▉ Évolution du système temporel du temps éphémère au temps atomique
Du XVIIe au XIXe siècle, avec l'amélioration continue de la technologie mécanique humaine, l'industrie horlogère entre dans une période de développement rapide et réalise une production industrielle.
La vulgarisation rapide des horloges et des montres a progressivement modifié la conception du temps et favorisé le développement et le progrès de la société.
Montre de poche - l'équipement standard des gentlemen britanniques au 19ème siècle
Après être entrée dans le 20e siècle, l'industrie électronique s'est développée rapidement et les horloges à piles, les horloges à courant alternatif, les montres électromécaniques et les horloges électroniques à quartz sont apparues les unes après les autres. Les horloges et les montres sont entrées dans une nouvelle ère de quartzisation qui combine la technologie de la microélectronique et les machines de précision, et l'erreur quotidienne est progressivement contrôlée en 0,5 seconde.
Dans le même temps, la cognition humaine du temps est également entrée dans une nouvelle étape, établissant progressivement le concept de "système temporel".
Un système de temps, également appelé référence temps-fréquence. Pour le dire franchement, c'est la façon de mesurer le temps.
Il existe trois systèmes de temps communs, à savoir:
Temps universel (UT) basé sur la période de rotation de la Terre
Temps d'éphéméride (ET) basé sur la période de révolution de la Terre autour du soleil
Temps atomique (AT) basé sur la fréquence d'oscillation électromagnétique émise par les atomes (tels que les atomes de césium) à l'intérieur du matériau
Il y a inhomogénéité dans le temps universel et la précision de mesure du temps almanach est faible.Par conséquent, lors de la 13e Conférence mondiale sur les poids et mesures en 1967, les représentants de divers pays ont voté pour adopter le temps atomique au lieu du temps almanach comme système de mesure du temps de base. . La seconde du temps atomique est définie comme l'unité de temps du Système international d'unités et est l'une des unités de base des trois grandes grandeurs physiques.
L'heure standard internationale actuelle est appelée Temps universel coordonné (Universal Time Coordinated, UTC), également connu sous le nom de "World Standard Time". C'est une combinaison de temps atomique et de temps universel, basée sur la seconde durée du temps atomique, et qui est aussi proche que possible du temps universel en termes de temps.
Nous savons tous que la terre est divisée en 24 fuseaux horaires selon la longitude. Bien que la Chine couvre 5 fuseaux horaires, nous adoptons uniformément "Beijing Time", qui est le fuseau horaire "UTC+8".
Le fuseau horaire de notre pays
▉ Quelles sont les méthodes de chronométrage
De grands changements ont eu lieu dans les outils de chronométrage et les systèmes de chronométrage, et bien sûr la méthode de chronométrage doit également changer en conséquence.
Le processus de synchronisation est en fait un processus de communication. La théorie de l'électromagnétisme a changé la communication, et elle a également changé le moment.
Selon différentes fréquences d'ondes électromagnétiques et moyens de transmission, la technologie de synchronisation moderne est divisée dans les catégories suivantes :
1. Synchronisation des ondes courtes
Utilisez une radio à ondes courtes avec une longueur d'onde de 100 m ~ 10 m (fréquence : 3 MHz ~ 30 MHz) pour le service horaire.
Prenons notre pays comme exemple. À Lintong, dans le Shaanxi, se trouve le siège du National Time Service Center de l'Académie chinoise des sciences. Il entreprend les tâches de génération, de maintenance et de diffusion de l'heure standard nationale de mon pays (heure de Pékin).
La station de service horaire du National Time Service Center est située à Pucheng, Shaanxi. La station de radio à ondes courtes ici utilisera les fréquences 2,5 MHz, 5 MHz, 10 MHz et 15 MHz pour diffuser en continu le signal horaire de la radio chinoise à ondes courtes tout au long de la journée, et l'indicatif d'appel est BPM.
Le signal de synchronisation à ondes courtes est transmis par onde ionosphérique et onde de sol. L'onde de sol peut transmettre 100 kilomètres et l'onde céleste peut couvrir un rayon de plus de 3 000 kilomètres, couvrant essentiellement tout le pays, et la précision de la synchronisation est de l'ordre de la milliseconde.
ondes du ciel et du sol
2. Synchronisation des ondes longues
La radio à ondes longues avec une longueur d'onde de 10 km à 1 km (fréquence : 30 KHz à 300 KHz) est utilisée pour le service horaire.
L'indicatif d'appel de la station de radio à ondes longues du National Time Service Center est BPL et la fréquence de transmission est de 100 KHz.
La distance d'action des ondes de sol du signal de synchronisation des ondes longues est de 1000 à 2000 kilomètres, et le signal des ondes du ciel est de 3000 kilomètres, couvrant essentiellement les eaux intérieures et offshore de mon pays, et la précision de la synchronisation est de l'ordre de la microseconde.
3. Synchronisation du code temporel basse fréquence
La synchronisation du code temporel basse fréquence est une synchronisation spéciale à ondes longues, qui convient à la transmission de l'heure et de la fréquence standard régionales.
Le National Time Service Center adopte la technologie de système de service de temps de code horaire à onde continue avec une fréquence porteuse de 68,5 KHz.
Nos horloges/montres radio-pilotées courantes peuvent recevoir ce signal et vérifier automatiquement l'heure.La précision peut atteindre 300 000 ans et l'erreur ne dépasse pas 1 seconde.
montre radio pilotée
4. Calendrier téléphonique
L'utilisation du réseau téléphonique pour transmettre l'heure standard est appelée service d'heure téléphonique.
Par exemple, via un récepteur de code horaire téléphonique dédié, composez la ligne de service du National Time Service Center pour obtenir automatiquement l'affichage et la sortie de l'heure de Pékin standard, et la précision du service de temps est de 10 millisecondes.
5. Chronométrage de la télévision
Haha, cela ne fait pas référence aux informations diffusées à 19h00 tous les jours.
Personne n'aurait pensé que China Central Television insérait "secrètement" les informations horaires fournies par l'horloge atomique dans son propre signal TV. Une fois que l'équipement utilisateur a reçu le signal TV, il peut être corrigé pour réaliser une synchronisation avec une précision d'environ 10 microsecondes.
6. Synchronisation du réseau
Tout le monde devrait être familiarisé avec cela. NTP (Network Time Protocol, Network Time Protocol), qui est souvent utilisé sur nos ordinateurs, est un service de temps réseau.
Tant que l'adresse IP du serveur NTP cible est définie, l'ordinateur local peut réaliser la synchronisation de l'heure.
Interface de configuration NTP
7. Chronométrage par satellite
Ce que nous avons présenté ci-dessus sont toutes des méthodes de chronométrage au sol. Ensuite, jetons un coup d'œil à la méthode de chronométrage basée dans l'espace la plus populaire, qui est la "synchronisation par satellite".
Nous utilisons quotidiennement des applications de navigation et de positionnement telles que Baidu et Gaode. Tout le monde doit également savoir que la raison pour laquelle ces applications peuvent assurer la navigation et le positionnement est que les téléphones mobiles peuvent communiquer avec les satellites et utiliser les services fournis par les satellites.
Le système satellitaire qui fournit les services de navigation et de positionnement est appelé système GNSS (Global Navigation Satellite System).
Le célèbre GPS est le système GNSS des États-Unis et le premier système GNSS au monde. Le Beidou, qui est maintenant célèbre, est un système GNSS développé et construit indépendamment par la Chine.
Les systèmes GNSS qui ont également des capacités de couverture mondiale comprennent le GLONASS russe (Glonass) et le Galileo européen (Galileo).
Outre les systèmes satellitaires mondiaux, le GNSS comprend également certains systèmes régionaux et systèmes de renforcement.
Beaucoup de gens ne savent pas qu'en plus du positionnement et de la navigation, le système GNSS a également une fonction très importante, c'est-à-dire le service de temps.
Les trois capacités de base du GNSS, généralement abrégées en PVT, sont la position (position), la vitesse (vitesse) et le temps (temps).
Alors, comment le GNSS réalise-t-il la synchronisation ?
Sur chaque satellite GNSS, il y a une horloge atomique. Cela permet d'inclure des données temporelles précises dans le signal satellite transmis. Avec un récepteur dédié ou un module de synchronisation GNSS, ces signaux peuvent être décodés et la synchronisation temporelle de l'appareil avec l'horloge atomique peut être effectuée rapidement.
Par rapport aux technologies à ondes longues, à ondes courtes, de réseau et autres mentionnées ci-dessus, la synchronisation par satellite GNSS présente des avantages techniques évidents.
Premièrement, la précision de la synchronisation GNSS est plus élevée.
Prenons l'exemple de Beidou. L'heure du système de navigation par satellite Beidou s'appelle BDT. Lorsque BDT est un temps atomique, il peut être retracé au temps universel coordonné UTC du National Time Service Center de mon pays, et la précision du contrôle de la différence de temps avec UTC est inférieure à 100ns.
Comparaison de la précision de synchronisation de diverses méthodes de synchronisation
En plus de la précision, la synchronisation par satellite GNSS présente également des avantages de couverture inhérents.
La synchronisation au sol à ondes longues et à ondes courtes est limitée par la distance de propagation physique. S'il rencontre des barrières environnementales telles que des montagnes, la distance de transmission sera encore réduite.
La synchronisation par satellite GNSS est évidemment beaucoup plus forte en termes de couverture. Surtout pour la navigation océanique et les scénarios aérospatiaux, la synchronisation par satellite GNSS présente des avantages évidents.
Résumer:
La synchronisation par satellite GNSS présente des avantages techniques évidents - une plus grande précision de synchronisation et une couverture plus large.
Référence des informations : www.skylab.com.cn/newsview-1015.html
Précision de synchronisation plus élevée : prenez Beidou comme exemple. L'heure du système de navigation par satellite Beidou s'appelle BDT. Lorsque BDT est un temps atomique, il peut être retracé au temps universel coordonné UTC du National Time Service Center de Chine, et la précision du contrôle de la différence de temps avec UTC est inférieure à 100ns; SKYLAB a un module de synchronisation GPS et le module de synchronisation Beidou a une précision de synchronisation de 10 nS, 15 nS et 20 nS.
Couverture plus large : grâce à la couverture du signal des satellites GNSS, dans des environnements tels que des signaux faibles ou des jungles alpines sans couverture réseau, en particulier pour les scénarios de navigation océanique et aérospatiale, la synchronisation par satellite GNSS peut ignorer la limitation de la distance de propagation physique, temps de sortie en temps réel données à décoder par le module de synchronisation GNSS et synchroniser rapidement l'heure entre l'appareil et l'horloge atomique.