精准授时，GPS北斗卫星授时同步时钟系统的天花板
精准授时技术处于领先地位
精确的时间参数是科学研究、科学实验以及工程技术等领域的基础物理基准
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二．北斗授时原理及特点
1．北斗一号授时原理
授时是指接收机通过某种方式获得本地时间与北斗标准时间的钟差，然后调整本地时钟使时差控制在一定的精度范围内。
卫星导航系统通常由三部分组成：导航授时卫星、地面检测校正维护系统和用户接收机。对于北斗一号局域卫星系统，地面检测中心要帮助用户一起完成定位授时同步。北斗授时系统图示1.
图1 北斗一号授时系统工作示意图
在北斗导航系统中，授时用户根据卫星的广播或定位信息不断的核准其时钟钟差，可以得到很高的时钟精度；根据通播或导航电文的时序特征，通过计数器，可以得到高精度的同步秒脉冲1pps信号，用于同/异地多通道数据采集与控制的同步操作。
“北斗一号”为用户机提供两种授时方式：单向授时和双向授时。单向授时的精度为100ns，双向授时的精度为20ns。在单向授时模式下，用户机不需要与地面中心站进行交互信息，只需接收北斗广播电文信号，自主获得本地时间与北斗标准时间的钟差，实现时间同步；双向授时模式下，用户机与中心站进行交互信息，向中心站发射授时申请信号，由中心站来计算用户机的时差，再通过出站信号经卫星转发给用户，用户按此时间调整本地时钟与标准时间信号对齐。
1.1 单向授时
北斗时间为中心控制站精确保持的标准北斗时间，用户钟时间为用户钟的钟面时间，若两者不同步存在钟差 ，则北斗时间和用户钟时间虽然读数相同其出现时刻却是不同的。
地面中心站在出站广播信号的每一超帧单向授时就是用户机通过接收北斗通播电文信息，由用户机自主计算出钟差并修正本地时间，使本地时间和北斗时间同步。周期内的第一帧数据段发送标准北斗时间（天、时、分信号与时间修正数据）和卫星的位置信息，同时把时标信息通过一种特殊的方式调制在出站信号中，经过中心站到卫星的传输延迟、卫星到用户机的延迟以及其它各种延迟 （如对流层、电离层、sagnac效应等）之后传送到用户机，也就是说用户机在本地钟面时间为观测到卫星的时间， 由用户机测量接收信号和本地信号的时标之间的时延获得，后则根据导航电文中的卫星位置信息、延迟修正信息以及接收机事先获取的自身位置信息计算。
一般来说，对已知精密坐标的固定用户，观测1颗卫星，就可以实现精密的时间测量或者同步。若观测2颗卫星或者更多卫星，则提供了更多的观测量，提高了定时的稳健性。
图2 北斗一号单向授时机原理框图
图3 北斗一号双向授时机原理框图
三、北斗授时在电力系统中的应用
目前电力系统内部各送端、受端的分布较为广泛且分散，在自动化装置内普遍配置了实时时钟设备，在设计上不可避免地存在固有误差问题。随着时间的推移与积累误差逐渐增大，在保证正确时间计量方面将逐渐失去作用效果。如何实现全网设备间的统一时间基准成为电力系统运行的重要技术目标之一。采用北斗授时设备后，在各关键节点安装设备可显著提升各地时间信号与UTC之间的相对精度控制能力（误差范围不超过20～１００ns）。这种高精度卫星定位覆盖范围内的统一时间基准对于电力系统的精确检测与测量工作具有重要的应用价值和实践意义。
在实际应用过程中，则主要围绕两个核心目标展开：一是通过卫星授时信号实现异地或多端点多通道数据采集与控制系统的精确同步；二是利用接收端持续发送PPS秒脉冲信号作为基础同步基准，在此基础上完成PPM及PPH脉冲信号同步启动多通道ADC模块并完成数据采集控制；同时结合时间标签制作功能用于电力系统故障定位等关键业务场景的精准监测工作；此外在授时设备中还实现了接收端持续输出1PPS秒脉冲信号以及相关的定位信息输出功能；该类信息与外部数据传输存在严格的时间对应关系，在实际使用过程中还可以实现与其他系统的实时时间转换功能
图4 北斗一号授时在电力系统中的应用原理图
该技术已逐步完善并广泛融入社会生产和生活各个领域。
该设备具备稳定可靠的性能，在便携性和经济性上有显著优势。
它可实现精确的时间同步与数据采集，在工控时间同步方面的应用前景广阔。
借助导航卫星系统可完成物体定位以及高精度的时间同步与数据采集。
其精度超过传统手段难以企及。
在航海航空、陆上交通以及科学考察等领域已有较为广泛的运用，
而在极地探险等特殊环境下的应用也逐渐拓展，
同时地理测量与气象预报等领域也在持续发展，
设备巡检与系统监控等相关工作也得到了广泛关注，
这些领域的应用正在不断扩展中。