时间作为一个极为重要的基本物理量,在空间技术领域发挥着巨大的作用,尤其是高精度的时间频率,在卫星导航定位、深空探测、验证相对论基础物理测试以及地球物理测量等方面的应用越来越广泛。高精度时间频率对物理科学、空间科学的这些应用与贡献均需要精度与之匹配的时频传递技术作为应用支撑,例如我国载人航天空间站利用空间站微重力环境以及不同特性的原子钟组合,可实现不确定度在1E-18至1E-17量级的空间时间频率基准。随着空间时间频率基准的精度越来越高,在未来的20年间,将会产生一系列以高精度时间频率基准为基础的重大科研成果,而我国当前的空间时频传递技术仅能实现1E-15的频率稳定度以及百皮秒量级的时间同步精度,这对于精密时频基准的应用远远无法满足需求,高精度时频传递成为精密时间频率基准在空间科学技术中应用的瓶颈。本文针对星地高精度时频传递需求,研究基于双向时差测量体制的精密时间同步技术,重点开展三频测量体制下载波相位周跳探测与修复方法研究以及整周模糊度处理技术。论文的主要内容包括:1.介绍了本文链路的技术特点,通过双下行单上行的链路体制实现链路误差的多频修正以及高精度的星地双向时间同步;介绍了基于伪距的双向时间同步原理和基于载波相位的双向时间同步原理;2.针对高动态航天器在轨轨道低,飞行速度快等特点,分析了高动态航天器与地面站可见性规律,并分析了星地测量链路中的误差项,其中由于星地相对运动产生的空间距离误差、钟差归算误差、大气误差、相对论效应、Sagnac效应误差、引力时延误差通过相应的算法和模型进行修正,多路径效应通过外部手段减小其影响,通道时延误差通过不间断标定进行修正;3.针对本文双下行单上行的链路体制,在顾及上行链路周跳探测的前提下,提出一种融合上下链路适合三频测量体制的周跳探测与修复算法,并与下行双频周跳探测与修复算法实现组合探测,可以探测出所有仿真实验预设周跳,发现检验量联立解算周跳的方法受伪距观测噪声的影响,通过最小二乘Legendre多项式拟合实现对周跳的高精度解算,实现各条链路上的mm级周跳修复精度;4.本文链路体制数据只有单星单站,由于通道时延使模糊度失去整数特性,传统的方法通过双差组合将其消除掉,使模糊度恢复整数特性,限于本文中的数据特性,通过外部UPD产品标定消除以恢复模糊度整周特性,并采用伪距和载波相位组合实现对模糊度的解算,但伪距观测噪声会影响解算精度,采用双向相位平滑伪距的方法减小伪距观测噪声的影响,解算出模糊度的浮点解,并根据Mohalanobis距离和接受性检验固定模糊度;5.基于双向时差测量体制的星地时间同步仿真模型,采用内符合法评估星地时间同步性能,分析不同周跳类型在不同阶段对星地双向时间同步的影响,结果表明,在采用本文周跳探测与修复方法后,星地时间同步性能得到了有效的保证,均实现了亚ps量级的时间同步精度,并分析平滑模糊度浮点解前后和模糊度固定解的星地双向时间同步性能,结果表明平滑后浮点解的双向时间同步性能得到一个量级的改善,固定解最优可实现亚ps量级的高精度星地时间同步精度较目前技术提升1至2个数量级。