一、时间的基本概念

在GPS测量中对时间提出了很高的要求，若要求测量误差小于等于1cm，则测量信号传播时间的误差必须小于等于0.03ns。

1、时间基准
时间测量需要有一个公共的标准尺度，称为时间基准或时间频率基准。一般来说，任何一个能观测到的周期性运动，只要运动周期十分稳定且连续，且具有很好的复现性，即在不同的时期和地点这种周期性的运动都可以通过观测和实验来进行复现，就可作为时间基准。例如：地球自转周期、行星绕日的公转周期、原子中的电子从某一能级跃迁至另一能级时所发出的电磁波信号的张频率、脉冲星的自转周期。

2、守时系统
守时系统，即时钟，被用来建立和维持时间频率基准，确定任一时刻的时间。

3、授时和时间比对
授时系统可以通过电话、电视、计算机网络系统等设备将时间系统所维持的时间信息和频率信息传递给用户，授时实际上也是一种时间比对，是用户与标准时间之间进行的时间比对。

4、时钟的主要技术指标
由于任何一台时钟都存在误差，所以需要通过定期或不定期地与标准时间进行比对，求出比对时刻的钟差，经数学处理后估计出任一时刻 t 的钟差来加以改正。评价时钟性能的主要指标为频率准确度、频率漂移率和频率稳定度。

频率准确度：

时钟通常由频率标准、计数器、显示器和输出装置等部件所组成。频率标准通常用具有稳定周期的振荡器来担任，计数器则用来记录振荡的次数，然后再经分频后形成高精度的秒脉冲信号输出。所以频率准确度是指振荡器所产生的实际振荡频率与其理论值之间的相对偏差。

频率漂移率：

频率准确度在单位时间内的变化量称为频率漂移率，反映了时钟的变化率。

频率稳定度：

频率稳定度反映频标在一定的时间间隔内所输出的平均频率的随机变化程度。

频率准确度和频率漂移率反映了钟的系统误差，其数值即使较大，也可通过与标准时间进行比对来予以确定并加以改正；而频率稳定度则反映了钟的随机误差，我们只能从数理统计的角度来估计其大小，而无法进行改正。

二、恒星时与太阳时

1、恒星时
恒星时以春分点作为参考点，由于地球自转使春分点连续两次经过地方上子午圈的时间间隔为一恒星日，以恒星日为基础均匀分割，从而获得恒星时系统中的小时、分和秒。
2、真太阳时
真太阳时是以地球自转为基础，以太阳中心作为参考点建立起来的一个时间系统，太阳中心连续两次通过某地的子午圈的时间间隔称为一个真太阳日。但真太阳时不具备一个时间系统的基本条件，因为地球围绕太阳的公转轨道为一椭圆。
3、平太阳时
为了弥补真太阳时不均匀的缺陷，便设想了一个假太阳来代替真太阳，这个假太阳和真太阳一样在做周年视运动，但其周年视运动轨迹位于赤道平面而不是黄道平面，其其在赤道上的运动角速度是恒定的，我们称这个假太阳为平太阳。以地球自转为基础，以上述的平太阳中心作为参考点而建立起来的时间系统称为平太阳时。
4、世界时和区时
全球分为24个标准时区，从格林尼治零子午线起，向东西各7.5度为0时区，然后向东每隔15度为一个时区，分别记为1到23时区。在同一时区，同一采用该时区中央子午线上的平太阳时，称为区时。
格林尼治起始子午线处的平太阳时称为世界时，世界时是以地球自转周期作为时间基准的，但人们逐渐发现，地球自转的速度是不均匀的，地极在地球上的位置也不是固定不变的，存在极移现象。

为了使世界时尽可能均匀，从1956年起，在世界时中引入了极移改正和地球自转速度的季节性改正。

三、原子时、协调世界时与GPS时

1、原子时
当原子中的电子从某一能级跃迁至另一能级时，会发出或吸收电磁波，这种电磁波的频率非常稳定，且很容易复现，所以是一种很好的时间基准。原子时即以原子跃迁的稳定频率为时间基准的时间系统。
2、协调世界时
在天文导航、大地天文学等与地球自转有密切关系的领域离不开世界时。而地球自转存在不断变慢的长期趋势，意味着世界时的秒长将变得越来越长，所以原子时和世界时之间的差异将越来越明显。为了同时兼顾这些领域，20世纪60年代建立了协调世界时UTC，协调世界时的秒长严格等于原子时的秒长，而协调世界时与世界时UT间的时刻差规定需要保持在0.9s以内，否则将才去闰秒的方式进行调整。
3、GPS时
GPS时是全球定位系统GPS使用的一种时间系统，由GPS的地面监控系统和GPS卫星中的原子钟建立和维持的一种原子时。

四、建立在相对论框架下的时间系统

1984年前，在计算自然天体和人造天体位置、编制卫星星历时都采用历书时ET，历书时是建立在经典牛顿力学基础上的一种时间系统。但随着观测技术的改进和计时工具的精度不断提高，这种经典理论与观测结果之间的矛盾开始越来越明显。
因此在1976年，正式在天文学领域中引进了相对论时间尺度，给出了地球动力学时TDT和太阳系质心动力学时TDB，并引入了地心坐标时TCG和太阳系质心坐标时TCB。

1、地球动力学时TDT
地球动力学时是用于解算围绕地球质心运动的天体的运动方程、编算卫星星历时所用的一种时间系统。TDT是建立在国际原子时TAI的基础上的，其秒长与国际原子时的秒长相等。TDT与GPS时之间理论上有51.184秒的差值，以及微小的差异项。
1991年，为了避免动力学（Dynamical）这个容易引起争议的名词，TDT被改为了地球时TT。
目前，在计算GPS卫星的运动方程、编算其星历时都采用地球时TT。

2、太阳系质心动力学时TDB
太阳系质心动力学时是一种用以解算坐标原点位于太阳系质心的运动方程、编制行星星表时所用的一种时间系统。