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文章目錄

• • 時間標準
  • 閏秒
  • TAI、GPST、UTC換算
  • 時區劃分
  • UTC時間轉本地時間（東八區）
  • 本地時間（東八區）轉UTC
  • GPS時間轉UTC時間
  • UTC時間轉GPS時間

時間標準

• 格林尼治標準時間GMT（Greenwich Mean Time）：它是指位于英國倫敦郊區的皇家格林尼治天文臺當地的平太陽時，因為本初子午線被定義為通過那里的經線。自1924年2月5日開始，格林尼治天文臺負責每隔一小時向全世界發放調時信息。格林尼治標準時間的正午是指當平太陽橫穿格林尼治子午線時（也就是在格林尼治上空最高點時）的時間。由于地球每天的自轉是有些不規則的，而且正在緩慢減速，因此格林尼治平時基于天文觀測本身的缺陷，已經被原子鐘報時的協調世界時（UTC）所取代
• 世界時UT（Universal Time）：它是一種以格林威治子夜起算的平太陽時。世界時是以地球自轉為基準得到的時間尺度，其精度受到地球自轉不均勻變化和極移的影響，為了解決這種影響，1955年國際天文聯合會定義了UT0、UT1和UT2三個系統：UTO表示未經改正的世界時，UT1表示經過極移改正的世界時，UT2表示進一步經過地球自轉速度的季節性改正后的世界時
• 國際原子時TAI（International Atomic Time）：英語簡稱為IAT，法語簡稱為TAI，最終使用法語簡稱TAI。它是根據秒的定義（1秒為銫-133原子基態兩個超精細能級間躍遷輻射振蕩9192631770周所持續的時間）的一種國際參照時標，是均勻的時間尺度，與地球的空間位置不關聯，起點為1958年1月1日0時0分0秒。隨著時間的遷延，TAI和UT1兩種時間尺度的時間差越來越大。為此，在UT1和TAI之間進行協調，這就產生了協調世界時UTC
• 協調世界時UTC（Coordinated Universal Time）：它是最主要的世界時間標準，基于國際原子時，并通過不規則的加入閏秒來抵消地球自轉變慢的影響。它又稱為世界統一時間、世界標準時間、國際協調時間。由于英文（CUT）和法文（TUC）的縮寫不同，作為妥協，簡稱UTC。協調世界時（UTC）是世界上調節時鐘和時間的主要時間標準，是最接近格林威治標準時間（GMT）的幾個替代時間系統之一。對于大多數用途來說，UTC時間被認為能與GMT時間互換。人們對該時間系統進行過數次調整，直到1972年引入了閏秒機制，調整工作得以簡化。閏秒在必要的時候會被插入到UTC中，以保證協調世界時（UTC）與世界時（UT1）相差不超過0.9秒
• Unix或POSIX時間戳：它是UNIX或類UNIX系統使用的時間表示方式。一般定義為從協調世界時(UTC時間)1970年1月1日0時0分0秒起至現在的總秒數（10位是精確到秒，13位是精確到毫秒）。考慮到閏秒的話，更精確的定義為從協調世界時(UTC時間)1970年1月1日0時0分0秒起至現在經過閏秒調整之后的總秒數
• GPS時間：它是GPS原子時，它的時間基準是1980年1月6日0時0分0秒與世界協調時刻UTC相一致，以后按原子時TAI秒長累積計時。GPS時間跟UTC時間之差為秒的整倍數（因為UTC比TAI慢，而GPS是按照TAI來計時的，所以UTC也比TAI慢）。如1989年為5秒，1996年為11秒，2002年為13秒，到現在2020年08月為止為18秒。

閏秒

它是在協調世界時（UTC）中增加或減少一秒，使它與平太陽時貼近所做調整。需要閏秒的部分原因是因為平均太陽日（mean solar day）的長度正以非常緩慢的速度增加中，另一個原因是原子鐘賦予秒固定的時間長度。而當兩者結合時，就已經比當時的太陽時的秒短少了一點點。時間現在是以穩定的原子鐘來測量（TAI或國際原子時），因為地球自轉有著許多的變數，所以以前的秒定義（地球繞著軸自轉和繞太陽的公轉，以平均太陽日的1/86400來定義）被廢除。當要增加正閏秒時，這一秒是增加在第二天的00:00:00之前，效果是延緩UTC第二天的開始。當天23:59:59的下一秒被記為23:59:60，然后才是第二天的00:00:00。如果是負閏秒的話，23:59:58的下一秒就是第二天的00:00:00了，但目前還沒有負閏秒調整的需求
Leap_Second.dat可以查看每次閏秒的時間和第幾次閏秒，主要內容如下：

# MJD Date TAI-UTC (s) # day month year # --- -------------- ------ #41317.0 1 1 1972 1041499.0 1 7 1972 1141683.0 1 1 1973 1242048.0 1 1 1974 1342413.0 1 1 1975 1442778.0 1 1 1976 1543144.0 1 1 1977 1643509.0 1 1 1978 1743874.0 1 1 1979 1844239.0 1 1 1980 1944786.0 1 7 1981 2045151.0 1 7 1982 2145516.0 1 7 1983 2246247.0 1 7 1985 2347161.0 1 1 1988 2447892.0 1 1 1990 2548257.0 1 1 1991 2648804.0 1 7 1992 2749169.0 1 7 1993 2849534.0 1 7 1994 2950083.0 1 1 1996 3050630.0 1 7 1997 3151179.0 1 1 1999 3253736.0 1 1 2006 3354832.0 1 1 2009 3456109.0 1 7 2012 3557204.0 1 7 2015 3657754.0 1 1 2017 37

TAI、GPST、UTC換算

根據文件Leap_Second.dat可以得知，截止2020年08月：
TAI = UTC + 37
由于GPST從1980年1月6日0時0分0秒開始計時，所以1980年1月1日及以前的閏秒不考慮，則：
GPST = UTC + 18
另外，leapsecond可以查看實時的UTC、GPST、TAI時間

時區劃分

時區是指地球上的某一個區域使用同一個時間定義。GMT時間或者UT時間，都是表示地球自轉速率的一種形式。從太陽升起到太陽落下，時刻從0到24變化。這樣，不同經度的地方時間自然會不相同。為了解決這個問題，人們把地球按經度劃分為不同的區域，每個區域內使用同一個時間定義，相鄰的區域時間差為1個小時。時區又分為理論時區和法定時區

• 理論時區：按經度，每15°為一個時區，將地球劃分為24個時區，以本初子午線為中心，向東西兩側各延伸7.5°的區域為0時區
• 法定時區：法定時區是在理論時區的基礎上，根據某些地區的國界線做了調整之后的時區。為實際使用的時區。例如中國橫跨東五區到東九區五個時區，但統一使用東八區時間（北京時間）
• 時差：某個地方的時刻與0時區的時刻差稱為時差，時差東正西負。以本初子午線為中心，每向東一跨過一個時區，時刻增加一個小時，每向西跨過一個時區，時刻減少一個小時
• 國際日期變更線：大體以180度經線為日界線。當自西向東穿過日期變更線時，日期需要減少一天，反之，日期增加一天

UTC時間轉本地時間（東八區）

根據此代碼，修改最后一行fromtimestamp(timestamp, timezone(timedelta(hours=8)))即可實現UTC轉不同時區

from datetime import datetime, timedelta, timezone# UTC時間轉本地時間（北京）時間 # 1. 把utc的str轉為datetime（無時區信息） # 2. 添加時區信息為utc時區 # 3. datetime轉為時間戳 # 4. 從時間戳得到本地時間datetime # 輸入格式為：'2020-08-05 02:03:03.815650' # 輸出格式為：datetime.datetime(2020, 8, 5, 10, 3, 3, 815650) def utc_to_local(utc_time):datetimeformat = "%Y-%m-%d %H:%M:%S.%f"# 得到不包含時區的datetimedt_no_tz = datetime.strptime(utc_time, datetimeformat)# 設置時區為UTC# timezone.utc與timezone(timedelta(hours=0))一樣utc_datetime = dt_no_tz.replace(tzinfo=timezone(timedelta(hours=0)))t = utc_datetime.timestamp()# 根據時間戳得到UTC時間# datetime.utcfromtimestamp(t)# 如果要將時間戳轉化為東八區datetime# fromtimestamp(timestamp, timezone(timedelta(hours=8)))# 根據時間戳得到本地時間fromtimestamp(t, tz=None)return datetime.fromtimestamp(t)

本地時間（東八區）轉UTC

根據此代碼，修改replace(tzinfo=timezone(timedelta(hours=8)))即可實現某個時區轉UTC時間

from datetime import datetime, timedelta, timezone# 本地時間轉UTC時間 # 輸入格式為：'2020-08-05 10:03:03.815650' # 輸出格式為：datetime.datetime(2020, 8, 5, 2, 3, 3, 815650) def local_to_utc(local_time):datetimeformat = "%Y-%m-%d %H:%M:%S.%f"# 得到不包含時區的datetimedt_no_tz = datetime.strptime(local_time, datetimeformat)# 設置時區為本地時區（北京，東八區）# timezone.utc與timezone(timedelta(hours=0))一樣local_datetime = dt_no_tz.replace(tzinfo=timezone(timedelta(hours=8)))t = local_datetime.timestamp()# 根據時間戳得到UTC時間return datetime.utcfromtimestamp(t)

GPS時間轉UTC時間

將GPS時間轉換為UTC時間

from datetime import datetime, timedelta# 閏秒 LEAP_SECONDS = 18# 輸入：GPS周、GPS周內秒、閏秒（可選，gps時間不同，閏秒值也不同，由Leap_Second.dat文件決定） # 輸出：UTC時間（格林尼治時間） # 輸入示例： gps_week_seconds_to_utc(2119, 214365.000) # 輸出示例： '2020-08-18 11:32:27.000000' def gps_week_seconds_to_utc(gpsweek, gpsseconds, leapseconds=LEAP_SECONDS):datetimeformat = "%Y-%m-%d %H:%M:%S.%f"epoch = datetime.strptime("1980-01-06 00:00:00.000", datetimeformat)# timedelta函數會處理seconds為負數的情況elapsed = timedelta(days=(gpsweek*7), seconds=(gpsseconds-leapseconds))return datetime.strftime(epoch+elapsed, datetimeformat)

UTC時間轉GPS時間

將UTC時間轉換為GPS時間

from datetime import datetime, timedelta# 閏秒 LEAP_SECONDS = 18# 輸入：UTC時間（datetime類型） # 輸出：GPS周、周內日、周內秒、毫秒 def utc_to_gps_week_seconds(utc, leapseconds=LEAP_SECONDS):datetimeformat = "%Y-%m-%d %H:%M:%S.%f"epoch = datetime.strptime("1980-01-06 00:00:00.000", datetimeformat)tdiff = utc - epoch + timedelta(seconds=leapseconds)gpsweek = tdiff.days // 7gpsdays = tdiff.days - 7*gpsweekgpsseconds = tdiff.seconds + 86400*(tdiff.days -7*gpsweek)return gpsweek, gpsdays, gpsseconds, tdiff.microseconds

總結

以上是生活随笔為你收集整理的常用的几种时间系统GMT、UTC等以及使用Python代码GPS时间转UTC时间的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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