衛星同步時鐘系統在大規模考試時間監控中的應用

紀龍蟄 單慶曉 林 明

1 引言

目前，我國有許多不同類型的大規模考試，如中考、高考、公務員考試、資格認證考試、等級證書考試等。由于考生人數多，社會關注度高，考試各環節的公平性問題日漸顯現。其中考試時間的控制在近兩年出現問題較多，并成為考試事件，引起社會的負面反應。傳統的計時手段和時鐘設備精度較低，可靠性難以得到長期保證，并且完全依賴于人工操作，存在眾多事故隱患。衛星導航系統在世界范圍內得到了廣泛應用，我國的北斗衛星導航系統也已全面投入運行，利用衛星導航系統的授時功能實現考場時鐘的精確同步和定時控制是一種有益嘗試，具有良好的發展潛力和現實需求。

2 使用時鐘監控考試時間存在的問題

我國現有的大規模考試都會安排各地各考場按照統一的時間節點進行，無論是進入考場、考試開始、考試結束還是試卷上交均有嚴格的時間要求，不容許監考人員和考場設備出現任何偏差或失誤，尤其是對于諸如高考、公務員考試等國家統一組織調度、能夠影響到考生前途命運的考試來說，考場時間監控的準確度是對所有考生公平公正的一項基本保證。具體操作中，由于考試時間節點的把握都是由監考人員控制，存在不同考點、不同地區和不同人員的客觀差異性，導致近年來出現了一系列因為考場時間監控問題造成的事故，帶來了不良的社會影響。

在剛剛結束的2012年高考中，就曾發生了幾起因考點時鐘計時不準導致的不良事件。6月7日，四川廣元某考場的掛鐘因機械故障慢了近30分鐘，致使考生深受影響；6月8日，湖南洞口某考場的監考人員提前4分多鐘收卷，導致考生措手不及；而在同一天，上海某考點一名考生因遲到2分鐘被擋在了英語科考試的考場門外，痛失參加考試的機會。

高考考場的時鐘失準給這場“最嚴格的考試”蒙上了一層陰影，而其中最主要的問題便是各考場的時鐘設備。據了解，目前我國各地的高考考場廣泛使用機械鐘或石英鐘進行計時，其校準、對時、檢測、維修均由考務人員完成，拋開人工操作未知因素不談，單是鐘表本身就存在基準不統一、內部振蕩器頻率漂移、電池供電無法保證、元器件老化等問題，長時間用來計時必定存在累計誤差和事故隱患。上述考點時鐘計時錯誤的事件恰恰反映了使用傳統機械鐘或石英鐘作為考場時間監控的標準已無法滿足要求越來越嚴格苛刻的考試，而另一方面，分布在全國各地的考點要保證考試結束前考題的安全保密和各時間節點的準確同步，在現有的計時系統組織協調中也幾乎是不可能的。這就要求運用新的時鐘同步和標校技術為各類大規模考試的考場提供準確的計時保障。

3 衛星導航系統及其授時功能

衛星導航系統是發達國家從20世紀中期開始建設的用于導航定位和授時服務的全球工程，經過50多年的發展，目前已有美國全球定位系統（GPS）、俄羅斯格洛納斯、歐盟伽利略和我國的北斗四個衛星導航系統投入了運行使用。衛星導航系統均搭載了高精度的原子鐘作為時間基準，可以與國際統一的標準時間精確對準，具有向地面用戶提供納秒級精度授時的功能，并且不受地形地貌的影響，通過無線電信號的發播實現全天候、全球性的時間服務。

目前我國使用較為廣泛的是美國GPS系統和北斗衛星導航系統。特別是隨著國家大力發展的北斗系統投入穩定運行，利用衛星同步時鐘進行高精度計時已廣泛應用于各個領域。地面用戶通過授時終端接收衛星信號，便可與國家授時中心發布的標準北京時間實現嚴格同步，計時誤差小于千萬分之一秒，保證任何地點的時鐘在任意時刻的絕對高精度和高可靠性，并且永遠不需要進行校準，這些優勢都是傳統的機械鐘或石英鐘遠無法比擬的。無論是GPS系統還是北斗衛星導航系統都免費向全球用戶開放，因此利用衛星導航系統進行精密定時方便快捷，其相關技術已非常成熟。

4 衛星同步時鐘在考試時間監控中的應用

利用衛星導航系統實現高精度授時功能可以有效滿足大規模考試中對于準確、可靠和同步計時的要求，使得現有的考場時鐘協調控制模式發生質的飛躍。

為了將衛星同步時鐘應用在考場中，需要在作為考場使用的各考點安裝衛星信號接收終端、射頻天線、時間信息顯示屏（或者是已將天線、終端和顯示屏集成在一起的時鐘系統），并根據需要將各考點的時鐘系統聯網控制，還可以進一步為監考人員配發衛星授時手表，通過系統調試確認每一臺時鐘都可以正常接收到北斗衛星或者GPS衛星的信號。只要各時鐘處于工作狀態，其時間就一定會顯示為標準北京時間，這樣就保證了在進行全國范圍的重要考試時，各地不同考點之間的時鐘系統和監考人員的鐘表計時絕對準確并且嚴格同步，避免了由于時鐘計時故障或誤差導致的考場事故，為考試的有序進行和公平公正提供根本保障。

利用衛星同步時鐘系統進行考試時間的精準控制與目前所采用的機械鐘及石英鐘計時有著本質上的區別。從時鐘基準來看，用機械鐘或石英鐘計時完全依賴于人工校準，對時準確度低，不確定因素復雜多變，無法保證各時鐘的可靠工作；而衛星同步時鐘溯源到國家授時中心的標準北京時間，在全國各地的考場內呈獻給考生和監考人員的是絕對準確的統一時間，不存在任何偏差，可信度高。從時鐘同步來看，不同考場的機械鐘或石英鐘本身就存在著較大的性能和準確度差異，沒有任何同步措施，導致不同地區、不同考場或者不同人員的鐘表之間不可能達到嚴格的準確一致，存在諸多問題隱患；而衛星同步時鐘是一個穩定有序的運行系統，分布架設在全國范圍內不同考點的時鐘和監考人員的衛星授時手表在衛星導航系統的大框架下組成網絡，相互之間互不影響，均與標準北京時間標校對準，不存在任何計時上的差異，是嚴格同步運行的，考生和監考人員只要按照同步時鐘系統顯示屏上的信息遵照考試時間節點進行安排就不會出現任何差錯。從實用性來看，機械鐘和石英鐘需要定期檢修和校準，并且人工操作不可避免地存在各種誤差，在考試過程中無法保證其絕對準確可靠地進行計時；而衛星同步時鐘在使用時僅需要接通電源，高精度的時間信息便可清晰地顯示出來，不需要進行任何的人工校準和控制操作，既簡單便捷又安全可靠。

從技術上看，我國衛星同步時鐘的研發已具有較高水平，成本已能夠控制在千元以內，衛星信號接收終端、時間顯示系統均有大量成熟商品可供選購，并且這些國產設備工作穩定性和計時準確度都不亞于國外產品。一方面，國家對高考、公務員考試、資格等級認證考試等大規模全國性考試的保障要求逐年提高，另一方面，科技部門積極投入并大力推動著北斗應用產業的良好發展，這就使得衛星同步時鐘進入考場變得越來越具有可行性。

據了解，已有衛星導航廠商成功研制出高精度北斗授時手表，可通過接收北斗衛星信號進行實時校準，保證時鐘與北京時間的準確一致，這種手表可配發給監考人員作為計時參考，替代機械表或石英表進行時間節點的把握和控制，按照高度統一的時間收發試卷。

5 未來展望

隨著考試規模的持續增長，社會和民眾對于考試組織過程中出現的一系列問題表現出了極大的關注，這就要求考試的組織部門對考試的各個環節進行改進和完善。將衛星同步時鐘系統應用于大規模考試的時間監控，無論是從技術還是從市場需求來看，都具有廣闊的發展前景。目前，國內衛星導航領域正呈現出百花齊放的良好態勢，這都為衛星同步時鐘系統的應用提供了有利的條件。當然，將衛星同步時鐘應用于考試時間監控中也存在一些現實問題，例如，需要對考場進行大范圍升級改造，工程量較大；高精度時鐘在日常使用率低，如何進行維護并提高其使用率是值得探討的問題。相信隨著技術的不斷發展，這些問題都可以得到很好解決，衛星同步時鐘系統在未來會成為考試時間準確監控的設備保證。

[1]譚樹森.衛星導航定位工程（第2版）[M].北京：國防工業出版社.2010.

[2]郭信平，曹紅杰.衛星導航系統應用大全[M].北京：電子工業出版社.2011.

[3]李曉磊，吳昊.淺論高考時間的改革與考試的人本化[J].華中師范大學研究生學報，2007（4）.