高精度时间频率已经成为一个国家科技、经济、军事和社会生活中至关重要的参量。时间是国际单位制中七个基本物理量之一，是目前所有物理量中准确度最高应用最广的物理量，也是唯一可以在全球范围内实现远距离传递和校准的物理量。高精度时间频率的应用不仅仅局限在地面，原子钟作为导航卫星的“心脏”，是北斗卫星导航系统的核心技术。随着国家时间频率系统建设的不断深入，我们一方面实现能级的快速提升，一方面重点着力提高时间频率实际应用的质量和效益，使之与建设具有全球影响力的科创中心、促进产业转型发展、呼应国家战略需求等紧密结合。上海市计量测试技术研究院负责研究、建立、保存我国华东地区和上海市最高时间频率社会公用计量标准，承担了我国华东地区的时间频率量值传递工作，为上海金融、基础科学研究、医药等高端领域提供稳定统一、安全可靠、精准溯源的时间频率标准。

北斗心脏——高精度时间频率系统

Time Frequency

        北斗卫星导航系统是我国自主建设运行的全球卫星导航系统，为用户提供全天候的导航、定位和授时服务，是国家重要的时空基础设施。高精度时间频率系统在北斗卫星导航系统中发挥着核心作用，因此被誉为北斗卫星导航系统的“心脏”。如此命名的缘由还要从导航定位的原理说起，利用已知的北斗导航卫星的空间坐标和测量得到的终端与卫星之间的距离，就能解算出终端在地球上的实际位置。由于距离等于时间乘以速度，在光速已知的情况下，距离的测量就转化为了时间的测量，比如1秒的时间误差将带来约30万千米的测距误差，所以时间测量的准确度越高，位置解算就越准确。

北斗卫星导航系统星座图

闰秒的“时间”灾害

Leap Second

        协调世界时(UTC)是以原子时为基础的世界通用时间，世界时(UT1)是以地球自转为基础的时间计量系统，但由于地球自转速度的不均匀性和长期变慢性，每隔一段时间协调世界时与世界时之间会出现很小的偏差，闰秒就是通过对协调世界时增加或减少1秒来消除这种偏差。2012年6月30日的闰秒曾经引发了一系列国内外网站崩溃、航班延误的问题，原因就是众多程序开发者在编写程序时没有考虑到闰秒可能带来的影响，对整个国民经济的正常运行，社会发展和人民日常生活的正常秩序造成了影响。

闰秒播报图

时间溯源是什么？

Time Traceability

        时间溯源，是指追溯时间的源头。中国建有时间频率国家基准并作为协调世界时的参与组成部分，是我国法定时间频率计量的源头，通过国内逐级向下传递的方式，形成了国内时间频率的量值传递链。上海市计量测试技术研究院（以下简称“上海市计测院”）负责研究、建立、保存我国华东地区和上海市最高时间频率社会公用计量标准，承担了我国华东地区的时间频率量值传递工作。上海正在建设具有全球影响力的科技创新中心，上海的计量人理所应当肩负起时间追根溯源的任务。在上世纪70年代，上海市计测院曾自主研制出我国第一台氢原子时间频率标准，为我国国民经济发展和“两弹一星”工程提供了重要的技术支撑，是国内率先涉足时间频率领域的计量机构之一。

        经过不断的科学技术积累，2019年上海计测院建成了“国家时间频率计量中心上海实验室”，是落实上海科创中心建设的重要体现。实验室建立了上海目前为止唯一的自主运行、稳定可靠的高精度守时系统，2017年守时系统与国家基准时差为5.6ns，不确定度约为1.5ns左右（k=2），技术水平达到国内领先水平。实验室承担了多项省部级以上科研项目，开展高精度远程时间频率传递技术研究与应用，不断丰富授时手段，满足不同时间精度的溯源需求，比如使用光纤传递技术满足客户纳秒级的用时需求，利用卫星共视技术满足客户远距离高精度实时溯源需求，建立网络时间协议授时服务为秒级用户提供网络对时需求。实验室已为上海金融、基础科学研究、医药等高端领域提供稳定统一、安全可靠、精准溯源的时间频率标准，为上海智慧城市建设、五大中心建设服务。

上海市计测院守时系统

时间溯源与前沿科技

Cutting Edge Technology

        在基础科学研究中，物理常数的测量，引力红移以及引力波的探测都与时间测量息息相关。在航空航天领域，时间同步是火箭的测控基石，飞船与空间站的精准对接同样也需要时间同步。在物联网领域，时钟同步对节点的状态判断、节点的相互协同以及节点的数据融合都起到了重要作用。在通信领域，随着5G时代的到来，时间同步技术的发展为每平方公里数百万终端数的互联互通奠定了技术基础。科技的发展与高精度时间同步密不可分，而实现高精度时间同步的最便捷的方式就是将时间溯源至同一个标准时间。

        上海市计测院已为上海光机所、上海天文台、上海微小卫星工程中心等众多研究机构提供了精准的时间频率校准及检测服务，保证标准时间在科学研究领域的精准、统一。

时间溯源助力行业科技前沿

时间溯源与社会生活

Civil Life

        时间溯源与社会生活也息息相关，人们日常用电、出行等都离不开时间溯源。在电力行业，为全面地、实时地、准确地监控电力系统的运行状态，以便分析事故发展的过程与原因，电力系统各子系统需要溯源至同一标准时间。在交通行业，现代化交通伸展线路长，为保证整个线路的畅通，计时系统同样需要溯源至同一标准时间。上海市计测院已为上海电力行业相关机构、法制交通、生产企业提供了精准的标准时间溯源服务。

时间溯源服务社会民生

精准授时服务——为上海国际金融交易保驾护航

Financial Transactions

        北斗卫星导航系统建设初期，我国的金融交易系统基本依赖美国GPS系统授时，存在重大的安全隐患。国际上，英国伦敦证券交易所通过光纤时间频率传递的方式，将英国国家物理实验室的标准时间传输到伦敦证券交易所，以确保证券交易的有序进行。保持各金融机构时间标准一致，是我国金融机构开展高频交易必不可少的前提。我国金融行业需要统一的、稳定的实时精准授时，进一步保障金融数据的公平与安全。上海市计测院应用业界先进技术，为我国金融市场开展高精度、公平、稳定的授时技术研究与应用服务，不仅满足金融行业目前业务发展的需求，而且适用于未来我国金融证券行业发展，实现自主可控的高精度授时，为上海建设全球国际金融中心建设提供坚实的技术支撑。

上海计测院为金融券商机构提供技术支持

精准授时服务——助力上海生物医药先导产业数字化进程

Biomedical Digitization

        时间是医院开展医疗就诊、药理分析等过程中的关键参数。生物医药临床试验对标本的采集时间、送达时间、失效时间以及检测时间均需记录准确的时间，一旦时间顺序混乱，将直接影响药理分析结果，甚至造成临床的误诊，严重时引发医疗纠纷。针对生物医药行业的时间需求，上海市计测院发挥技术优势，为上海三甲医院提供了高精度的授时服务，并实现了医院临床试验时间系统的连续不间断实时溯源到上海市计测院守时系统，保障了药理分析过程中使用的时间统一、稳定。

上海市计测院助力生物医药先导产业数字化进程

未来规划

Future Planning

        上海市计测院将继续服务国家战略，立足上海地域优势，参与和支撑国家时间频率标准建设，推进上海地区守时授时光纤网络建设，完善华东大区时间频率量传体系，持续提升上海实验室时间频率技术能级，满足华东地区和上海各相关行业对时间频率准确、安全的应用需求，提供全天候远程时间频率服务，为上海国际金融、科技、贸易等各大中心建设和新兴产业服务。