CN102281114A - 授时时间闰秒处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种授时时间闰秒处理方法，它包括输入为原子时、闰秒预告，输出为协调世界时，以及输入为协调世界时、闰秒预告，输出为原子时两个过程。采用上述技术方案的本发明，提供了UTC时向原子时转换，原子时向UTC时转换，两种时间系统转换方法保证使用UTC时和原子时的系统可在在闰秒发生时间同步统一致，避免闰秒对时间同步造成影响，保证时间同步系统正常工作。

Description

授时时间闰秒处理方法

技术领域

本发明属于授时的时间同步领域，特别是涉及一种在原子时向世界时转换时及世界时向原子时系统转换时的一种处理方法，也即授时时间闰秒处理技术。

背景技术

在世界时间体系中，人们生产生活中应用的最多的是协调世界时(UTC)。

根据地球自转为准的时间称之为世界时。但由于地球自转并不稳定，会受自转轴进动、月球潮汐之摩擦力及季节性等因素影响，因此世界时并非均匀之时间尺度。以原子震荡周期为基础，并由世界度量衡局以世界各国家实验室原子钟群加权平均产生之时间尺度称之为国际原子时(TAI)。由于国际原子时远较世界时稳定，经一段时期后国际原子时与地球自转时刻(世界时)渐渐不一致，为了使生活中之自然时刻能与原子时相符合，国际另外从国际原子时引出一计时方式，称为协调世界时(UTC)，作为最终之国际时刻标准。

在正常情况下，由于原子时稳定，原子时根据原子时作为参考系对时间的标定，使用绝对秒的对时间进行标识具有固定的关系，时间的每秒固定累加1关系，...，N-1，N，N+1，...在闰秒发生时，每秒对应一个固定的时刻，即原子时与协调世界时的对应关系如图1所示。

但是，“世界时”由于地球自转的不稳定会带来时间的差异，“原子时”则是相对恒定不变的。一般每隔几年协调世界时拨快或拨慢1秒，这就是闰秒。对闰秒进行处理，使协调世界时(UTC)与世界时基本保持一致。

世界时是协调时，使用绝对秒的对时间进行标识，会根据世界时进行闰秒调整，没有固定的对应关系。时间在发生正闰秒时，协调世界时(UTC)计时过程如图2所示，为...，N-1，N，N，N+1，...。在发生负闰秒时，协调世界时(UTC)的计时过程如图3所示，为...，N-1，N+1，N+2，...。

现在计算机系统，时钟分频进行计时，属于原子时(TAI)，但应用时一般使用使用的是协调世界时(UTC)。当闰秒发生时，就需要进行对计算机中显示的时间进行正确的调整。

计算机内部的时间函数仅通过内部时钟进行计时，不能自动进行闰秒运算，调整计算机时间。使用时间同步软件，当协调世界时(UTC)进行闰秒时，由于没有统一的闰秒处理方法，不在同一时刻对时间进行调整，影响时间同步系统正常工作。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够进行闰秒调整的方法，使采用时钟计时的装置可以同一时刻正确的进行闰秒调整，达到时间同步系统正常工作。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明包括输入为原子时、闰秒预告，输出为协调世界时，以及输入为协调世界时、闰秒预告，输出为原子时两个过程；

其中，所述的输入为原子时、闰秒预告，输出为协调世界时过程包括以下步骤：

①从卫星导航电文中获取闰秒预告，闰秒预告中包含有协调世界时与原子时的当前时差、协调世界时与原子时的未来时差和协调世界时绝对秒；然后根据闰秒预告中的协调世界时绝对秒，计算得出闰秒发生时刻的原子时绝对秒；

②对闰秒预告类型进行计算和判别；

③若闰秒类型为无闰秒情况：首先将原子时绝对秒减去协调世界时与原子时的当前时差，得到协调世界时绝对秒；然后将协调世界时绝对秒转换为协调世界标准时；

④若闰秒类型为负闰秒情况：首先判断当前时刻是否发生过闰秒；若发生过闰秒，则将原子时绝对秒减去协调世界时与原子时的未来时差，得到协调世界时绝对秒；若未发生过闰秒，则将原子时绝对秒减去协调世界时与原子时的当前时差，得到协调世界时绝对秒；最后将协调世界时绝对秒转换为协调世界标准时；

⑤若闰秒类型为正闰秒情况：首先判断当前时刻是否为闰秒发生前；若当前时刻为闰秒发生前，则将原子时绝对秒减去协调世界时与原子时的当前时差，得到协调世界时绝对秒；若当前时刻为闰秒发生后，则将原子时绝对秒减去协调世界时与原子时的未来时差，得到协调世界时绝对秒；最后将协调世界时绝对秒转换为协调世界标准时；

所述的输入为协调世界时、闰秒预告，输出为原子时过程包括以下步骤：

i)、从卫星导航电文中获取闰秒预告，闰秒预告中包含有协调世界时与原子时的当前时差、协调世界时与原子时的未来时差和协调世界时绝对秒；

ii)、对闰秒预告类型进行计算和判别；

iii)、若闰秒类型为无闰秒情况：将协调世界时绝对秒加上协调世界时与原子时的当前时差，得到原子时绝对秒；

iv)、若闰秒类型为负闰秒情况：首先判断当前时刻是否已经发生过闰秒；若当前时刻已经发生过闰秒，则将协调世界时绝对秒加上协调世界时与原子时的未来时差，得到原子时绝对秒；若当前时刻未发生闰秒，则将协调世界时绝对秒加上协调世界时与原子时的当前时差，得到原子时绝对秒；

v)、若闰秒类型为正闰秒情况：首先判断当前时刻是否为闰秒发生前；若当前时刻为闰秒发生前，则将协调世界时绝对秒加上协调世界时与原子时的当前时差，得到原子时绝对秒；若当前时刻为闰秒发生后，则将协调世界时绝对秒加上协调世界时与原子时的未来时差，得到原子时绝对秒。

在所述输入为原子时、闰秒预告，输出为协调世界时的过程步骤⑤中，若当前时刻为闰秒发生后，则对得到的协调世界标准时的秒置60，最终得到正确的闰秒时刻协调世界时标准时。

在所述输入为协调世界时、闰秒预告，输出为原子时的过程步骤v)中，若当前时刻既不是闰秒发生前，也不是闰秒发生后，则需判断协调世界时标准时的秒是否为60；若协调世界时标准时的秒为60，则将协调世界时绝对秒加上协调世界时与原子时的当前时差，得到原子时绝对秒；若协调世界时标准时的秒不是60，则协调世界时绝对秒加上协调世界时与原子时的未来时差，得到原子时绝对秒。

采用上述技术方案的本发明，提供了UTC时向原子时转换，原子时向UTC时转换，两种时间系统转换方法保证使用UTC时和原子时的系统可在在闰秒发生时间同步统一致，避免闰秒对时间同步造成影响，保证时间同步系统正常工作。

附图说明

图1为正常情况下原子时与协调世界时的关系图；

图2为正闰秒情况下原子时与世界时的关系图；

图3为负闰秒情况下原子时与世界时的关系图；

图4为本发明中计算闰秒发生时刻原子时绝对秒的流程图；

图5为本发明中输入原子时、闰秒预告，输出正确协调世界时的处理流程图；

图6为本发明中输入协调世界时、闰秒预告，输出正确原子时的处理流程图。

具体实施方式

实施例1

本发明方法包括如下两个过程：

1、输入原子时、闰秒预告，输出正确的UTC时；

2、输入UTC时、闰秒预告，输出正确的原子时。

其中，输入为原子时、闰秒预告，输出为协调世界时过程包括以下步骤：

①从卫星导航电文中获取闰秒预告，闰秒预告中包含有协调世界时与原子时的当前时差、协调世界时与原子时的未来时差和协调世界时绝对秒。需要说明的是，由于闰秒预告是由UTC时时间系统进行标定的，而输入的原子信息是由原子时时间系统进行标定，两个时间系统使用不同的参考系，所以要进行两个系统的信息转换，首先要建立两个时间系统的时间对应关系。在本发明中，统一使用原子时作为坐标系进行相应计算，使原子时系统设备得到可靠正确的UTC时输出。

如图4所示，要进行正确的变换，需要根据UTC时的闰秒预告数据，算出闰秒发生的时刻的原子时绝对秒。首先调用库函数mktime将UTC时的闰秒预告，转换为发生闰秒发生时刻UTC时的绝对秒。将闰秒发生时刻UTC时绝对秒，加上UTC时与原子时的当前时差，可以得到发生闰秒时刻原子时绝对秒。

②对闰秒预告类型进行计算和判别，即分为正闰秒，负闰秒，及无闰秒三种情况，如图5所示。

③若闰秒类型为无闰秒情况：首先将原子时绝对秒减去协调世界时与原子时的当前时差，得到协调世界时绝对秒；然后调用库函数Localtime将协调世界时绝对秒转换为协调世界标准时。

④若闰秒类型为负闰秒情况：首先判断当前时刻是否发生过闰秒；若发生过闰秒，则将原子时绝对秒减去协调世界时与原子时的未来时差，得到协调世界时绝对秒；若未发生过闰秒，则将原子时绝对秒减去协调世界时与原子时的当前时差，得到协调世界时绝对秒；最后调用库函数Localtime将协调世界时绝对秒转换为协调世界标准时。

⑤若闰秒类型为正闰秒情况：首先判断当前时刻是否为闰秒发生前；若当前时刻为闰秒发生前，则将原子时绝对秒减去协调世界时与原子时的当前时差，得到协调世界时绝对秒；若当前时刻为闰秒发生后，则将原子时绝对秒减去协调世界时与原子时的未来时差，得到协调世界时绝对秒；最后调用库函数Localtime将协调世界时绝对秒转换为协调世界标准时。

总之，在输入为原子时、闰秒预告，输出为协调世界时的过程中，在闰秒时发生前，使用UTC时与原子时当前时差；闰秒发生后，使用UTC时与原子时未来时差；闰秒发生时，UTC时与原子时差使用未来时差，从而利用输出正确的协调世界标准时可得到正确的UTC时与原子时差。

输入为协调世界时、闰秒预告，输出为原子时过程包括以下步骤：

i)、从卫星导航电文中获取闰秒预告，闰秒预告中包含有协调世界时与原子时的当前时差、协调世界时与原子时的未来时差和协调世界时绝对秒；

ii)、对闰秒预告类型进行计算和判别，同样也分为正闰秒，负闰秒，及无闰秒三种情况，如图6所示。

iii)、若闰秒类型为无闰秒情况：将协调世界时绝对秒加上协调世界时与原子时的当前时差，得到原子时绝对秒。

iv)、若闰秒类型为负闰秒情况：首先判断当前时刻是否已经发生过闰秒；若当前时刻已经发生过闰秒，则将协调世界时绝对秒加上协调世界时与原子时的未来时差，得到原子时绝对秒；若当前时刻未发生闰秒，则将协调世界时绝对秒加上协调世界时与原子时的当前时差，得到原子时绝对秒。

v)、若闰秒类型为正闰秒情况：首先判断当前时刻是否为闰秒发生前；若当前时刻为闰秒发生前，则将协调世界时绝对秒加上协调世界时与原子时的当前时差，得到原子时绝对秒；若当前时刻为闰秒发生后，则将协调世界时绝对秒加上协调世界时与原子时的未来时差，得到原子时绝对秒。

总之，在输入为协调世界时、闰秒预告，输出为原子时的过程中，在闰秒时发生前，使用UTC时与原子时当前时差；闰秒发生后，使用UTC时与原子时未来时差；闰秒发生时，UTC时与原子时差使用未来时差，从而利用输出的原子时也可得到正确的UTC时与原子时差，UTC时加上UTC时与原子时差可以得到标准原子时。

通过这两种处理过程可以得到UTC时与原子时的完整转换，在各种授时应用过程中得到很好的效果，保证了授进应用产品输出时间的正确性，确保了授时系统一致性。

实施例2

本实施例主要是在实施例1的输入为原子时、闰秒预告，输出为协调世界时的过程步骤⑤中，增加了以下特殊处理步骤：即若当前时刻为闰秒发生后，会出现输出UTC时60秒的情况，此时需要特殊处理，即在发生闰秒的前一秒输出60秒，也即对得到的协调世界标准时的秒置60，从而才能得到正确的闰秒时刻协调世界时标准时。

其他技术特征与实施例1相同。

实施例3

本实施例主要是在实施例1的输入为协调世界时、闰秒预告，输出为原子时的过程步骤v)中，增加了以下特殊处理步骤：即若当前时刻既不是闰秒发生前，也不是闰秒发生后，即发生正闰秒时，输入UTC时60秒的情况，则需判断协调世界时标准时的秒是否为60；若协调世界时标准时的秒为60，则将协调世界时绝对秒加上协调世界时与原子时的当前时差，得到原子时绝对秒；若协调世界时标准时的秒不是60，则协调世界时绝对秒加上协调世界时与原子时的未来时差，得到原子时绝对秒。

其他技术特征与实施例1相同。

Claims (3)

1.一种授时时间闰秒处理方法，其特征在于，它包括输入为原子时、闰秒预告，输出为协调世界时，以及输入为协调世界时、闰秒预告，输出为原子时两个过程；

其中，所述的输入为原子时、闰秒预告，输出为协调世界时过程包括以下步骤：

①从卫星导航电文中获取闰秒预告，闰秒预告中包含有协调世界时与原子时的当前时差、协调世界时与原子时的未来时差和协调世界时绝对秒；然后根据闰秒预告中的协调世界时绝对秒，计算得出闰秒发生时刻的原子时绝对秒；

②对闰秒预告类型进行计算和判别；

③若闰秒类型为无闰秒情况：首先将原子时绝对秒减去协调世界时与原子时的当前时差，得到协调世界时绝对秒；然后将协调世界时绝对秒转换为协调世界标准时；

④若闰秒类型为负闰秒情况：首先判断当前时刻是否发生过闰秒；若发生过闰秒，则将原子时绝对秒减去协调世界时与原子时的未来时差，得到协调世界时绝对秒；若未发生过闰秒，则将原子时绝对秒减去协调世界时与原子时的当前时差，得到协调世界时绝对秒；最后将协调世界时绝对秒转换为协调世界标准时；

⑤若闰秒类型为正闰秒情况：首先判断当前时刻是否为闰秒发生前；若当前时刻为闰秒发生前，则将原子时绝对秒减去协调世界时与原子时的当前时差，得到协调世界时绝对秒；若当前时刻为闰秒发生后，则将原子时绝对秒减去协调世界时与原子时的未来时差，得到协调世界时绝对秒；最后将协调世界时绝对秒转换为协调世界标准时；

所述的输入为协调世界时、闰秒预告，输出为原子时过程包括以下步骤：

i)、从卫星导航电文中获取闰秒预告，闰秒预告中包含有协调世界时与原子时的当前时差、协调世界时与原子时的未来时差和协调世界时绝对秒；

ii)、对闰秒预告类型进行计算和判别；

iii)、若闰秒类型为无闰秒情况：将协调世界时绝对秒加上协调世界时与原子时的当前时差，得到原子时绝对秒；

iv)、若闰秒类型为负闰秒情况：首先判断当前时刻是否已经发生过闰秒；若当前时刻已经发生过闰秒，则将协调世界时绝对秒加上协调世界时与原子时的未来时差，得到原子时绝对秒；若当前时刻未发生闰秒，则将协调世界时绝对秒加上协调世界时与原子时的当前时差，得到原子时绝对秒；

v)、若闰秒类型为正闰秒情况：首先判断当前时刻是否为闰秒发生前；若当前时刻为闰秒发生前，则将协调世界时绝对秒加上协调世界时与原子时的当前时差，得到原子时绝对秒；若当前时刻为闰秒发生后，则将协调世界时绝对秒加上协调世界时与原子时的未来时差，得到原子时绝对秒。

2.根据权利要求1所述的授时时间闰秒处理方法，其特征在于：在所述输入为原子时、闰秒预告，输出为协调世界时的过程步骤⑤中，若当前时刻为闰秒发生后，则对得到的协调世界标准时的秒置60，最终得到正确的闰秒时刻协调世界时标准时。

3.根据权利要求1所述的授时时间闰秒处理方法，其特征在于：在所述输入为协调世界时、闰秒预告，输出为原子时的过程步骤v)中，若当前时刻既不是闰秒发生前，也不是闰秒发生后，则需判断协调世界时标准时的秒是否为60；若协调世界时标准时的秒为60，则将协调世界时绝对秒加上协调世界时与原子时的当前时差，得到原子时绝对秒；若协调世界时标准时的秒不是60，则协调世界时绝对秒加上协调世界时与原子时的未来时差，得到原子时绝对秒。

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