恒星时以春分点作为参考点。由于地球自转，春分点连续两次经过某地的子午圈的时间间隔为一（真）恒星日，在此基础上均匀分割，得到恒星时系统中的小时、分、秒。

由于岁差和章动的影响，地球自转轴在空间的方向是不断变化的，故春分点有真春分点和平春分点之分，相应的恒星时也有真恒星时和平恒星时之分，常见的有格林尼治真恒星时GAST（Greenwich Apparent Sidereal Time）和格林尼治平恒星时GMST（Greenwich Mean Sidereal Time）。

2.      真太阳时（Solar Time）

真太阳时以太阳中心作为参考点。太阳连续两次经过某地的子午圈的时间间隔为一真太阳日，在此基础上均匀分割，得到真太阳时系统中的小时、分、秒。

由于地球的公转轨道是椭圆，据开普勒行星运动三定律知，其运动角速度是不同的，近日点处运动角速度最大，远日点处运动角速度最小；且地球公转位于黄道平面，而时角是在赤道平面量度，所以真太阳时的长度是不同的。故真太阳时不具备作为一个时间系统的基本条件。

3.      平太阳时

为了弥补真太阳时不均匀的缺陷，人们设想了一个假太阳来代替真太阳。假太阳也和真太阳一样做周年运动，但有两点不同：第一，其周年运动轨迹位于赤道平面而不是黄道平面；第二，其在赤道上的运动角速度是恒定的，等于真太阳的平均角速度。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建立的时间系统称为平太阳时。这个假想的平太阳连续两次经过某地的子午圈的时间间隔为一平太阳日，在此基础上均匀分割，得到平太阳时系统中的小时、分、秒。

4.      世界时（Universal Time，UT）和区时（Zoon Time）

平太阳时是一种地方时，同一瞬间，不同经线上的平太阳时是不同的。1884年在华盛顿召开的国际子午线会议决定，将全球分为24个时区。格林尼治起始子午线东西各7.5°为0时区，向东每隔15°为一个时区。在同一时区，统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（UT）。

随着科技水平的发展，人们逐渐发现，第一，地球自转的速度是不均匀的，既有长期减缓的总趋势，也有季节性的变化和短周期的变化，情况较为复杂；第二，地极的位置不是固定不变的，而是在不断移动，即存在极移现象。这就意味着世界时不是一个完全均匀的时间系统。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。把直接根据天文观测测定的世界时称为UT0，经过极移改正的世界时称为UT1，把再经过地球自转速度季节性改正的世界时称为UT2。

经过以上两项改正后，UT2的稳定性有所提高，但仍然不是一个均匀的时间系统，不能用于GPS测量等高精度的应用领域。

需要特别指出的是，UT1反映了地球自转的真实情况，与地球自转角是直接联系在一起的，所以是进行GCRS和ITRS（WGS-84）坐标系的坐标转换的一个重要参数。

5.      原子时（Atomic Time）

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，而且此现象很容易复现，所以是一种很好的时间基准。1955年，英国国家物理试验室NPL与美国海军天文台USNO合作精确测定了铯原子基态两个超精细能级间在零磁场中跃迁时所发出的电磁波行的振荡频率为9192631770Hz。1967年10月，第十三届国际计量大会通过如下决议：位于海平面上的铯133原子基态两个超精细能级间在零磁场中跃迁辐射振荡9192631770周所持续的时间定义为原子时的1s。原子时的起点规定为1958年的1月1日0h整，此时，原子时与世界时对齐。事后发现，这一瞬间原子时AT与世界时UT并未精确对准，两者之间存在0.0039s的差异。

后来又有了许多不同类型的原子钟，如铷原子钟、氢原子钟等，并精确测定了它们跃迁信号频率分布为6834682605Hz和1420405757.68Hz。

6.      国际原子时（TAI）

由于原子钟的电子元器件和外部运行环境的差异，同一瞬间，每台原子钟所给出的时间并不严格相同。国际原子时TAI是1971年由国际时间局建立的，现改由国际计量局（BIPM）的时间部门在维持。BIPM是依据全球约60个时间实验室中的大约240台自由运转的原子钟所给出的数据，经数据统一处理后给出国际原子时的。

7.      协调世界时（UTC，Coordinated Universal Time）

原子时是一种均匀的时间系统，而世界时不是。地球自转存在不断变慢的长期趋势，导致世界时的秒长越来越长，所以原子时和世界时的差异将越来越明显，估计到本世纪末，两者之差将达到2min左右。国际无线电科学协会于20世纪60年代建立了协调世界时UTC。协调世界时UTC的秒长严格等于原子时AT的秒长，协调世界时UTC与世界时UT的时刻差规定需要保持在0.9s以内，否则将采取闰秒的方式进行调整。闰秒一般发生在6月30日及12月31日，闰秒的具体时间由国际计量局在二个月前通知各国的时间服务机构。

8.      GPS时（GPST）

GPS时是全球定位系统GPS使用的一种时间系统。它是由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，起点为1980年1月6日0h00m00s，此时与UTC对齐。由于UTC存在跳秒，因此经过一段时间后，这两种时间系统会相差n个整秒。在GPS时的起始时刻1980年1月6日0h00m00s，UTC与国际原子时TAI已相差19s，故GPST与TAI总是有19s的差异，即：

TAI-GPST=19s

理论上来说，TAI和GPST都是原子时，两者应严格相差19s。但TAI（和UTC）是由BIMP据全球约240台原子钟来维持的时间系统，而GPST是由全球定位系统的数十台原子钟来维持的一种局部性的原子时，两者除了相差若干整秒之外，还会有微小差异。

值得注意的是，GPS时是以“GPS周”的形式表示的，和通常使用的“年月日时分秒”的形式不一样。不知道为什么，相关介绍很少，我用的课本，武汉大学出版社的《GPS测量原理及应用》《GPS测量与数据处理》都未详细介绍，网上介绍也很少，都只有一个版本，到处转载。

GPS周的表示规则是，从1980年1月6日0时开始起算的周数加上周内时间的秒数（从每周周六/周日之夜开始起算的秒数）。星期记数规则是：Sunday为0，Monday为1，以此类推，依次记作0~6，GPS周记数（GPS Week Number）为“GPS周 星期记数”。例如：

1980年1月6日0时0分0秒的GPS周：第0周，第0秒，GPS周记数（GPS Week Number）为0 0

1980年1月14日8时40分34秒的GPS周：第1周，第117634秒，GPS周记数（GPS Week Number）为1 1

2016年3月25日1时8分9秒的GPS周，第1889周，第436089秒，GPS周记数（GPS Week Number）为1889 5

简单用图表总结一下这些时间系统的关系：

http://s10/mw690/0025fJtpzy70t2W5AWl29&690

参考文献：

     李征航,黄劲松.GPS测量与数据处理[M].武汉:武汉大学出版社,2010.