本论文提出了一种高精度时间频率信号测量与分析平台的系统方案，该平台由两个差拍器、一台带有插卡式计数器的PC机和一个专用的测量控制与数据分析软件组成，形成一个数字化、虚拟化、综合化、自动化的高精度时间频率测量系统。 自20世纪60年代以来，时间及频率稳定度的表征方法一直在不断的发展，有阿仑方差、修正阿仑方差、时间方差、哈达玛方差、总方差以及常用于电信网络的时间间隔误差(TIE)和最大时间间隔误差(MTIE)。本论文在通用的五种噪声模型的基础上讨论了这些统计方法各自的优缺点及其适用范围，并研究了各种频率稳定度估计的置信区间的计算方法。 该平台支持直接频率和时差法两种较低精度的测量方法以及双混频时差法、差拍频率法和频差倍增法高精度的简接测量方法，本文研究了各种测量方法的原理，对各种测量方法的量化误差作了分析，并给出具体的实例。 在上述基础上详细讨论了系统的软硬件组成结构，给出了软件系统的详细设计过程，并对远程测量与控制以及远程通信作了探讨。该平台可完成对被测信号的时域各项技术指标的测定，并以图形或数据表的形式提供相应的测试结果报告，系统具有友好的人机交互界面。