目前,微型定位、导航以及授时（micro-Positioning Navigation and Timing,micro-PNT）体系是国内外高度关注的技术发展方向,在未来国家安全、军事以及民用领域都具有举足轻重的地位。而高精度、低功耗以及小体积的微型原子钟（miniature atomic clock,MAC）是micro-PNT体系发展的核心和关键,其在无人机、自动驾驶、通信、单兵作战等方面具有极高的应用潜力和价值。论文研究了基于噪声谱密度的芯片级原子钟（Chip-Scale Atomic Clock,CSAC）钟差建模及预报方法,研究并实现了GNSS驯服CSAC算法,设计了CSAC辅助GNSS定位以及定时试验方案,并且通过试验给出了定性以及定量分析结果。最后,采用CSAC、GNSS芯片型接收机以及STM32微控制器设计并实现了微型定位定时终端,具体研究内容如下:（1）对CSAC钟差进行了长期测试,分析了CSAC的稳定度以及准确度性能,提取了CSAC的特征参数。然后根据时域频率稳定度与频域能量谱噪声的关系,进一步分析影响CSAC的主要随机噪声,并计算其噪声强度系数。（2）通过对CSAC进行噪声谱密度分析,研究了基于卡尔曼滤波的钟差建模及预报方法,并在此基础上设计了基于接收机钟差预报的CSAC辅助GNSS定位算法,搭建了CSAC辅助GNSS定位测试平台,验证使用CSAC和内部TCXO作为GNSS接收机参考时钟源对定位结果的影响。试验结果表明,在卫星导航中断时（有效可视卫星数降为3颗）,外接CSAC的接收机在5分钟内的水平和垂直定位误差分别为0.48m和0.88m（RMS）;而采用接收机内部TCXO时,钟差辅助定位误差达到了百米量级。证明了在卫星导航可视条件不好时,CSAC辅助定位能够保证定位的连续性和精度。（3）研究了GNSS驯服芯片级原子钟方法,设计了具备时钟保持能力的乒乓控制算法。在参考信号有效时通过对CSAC进行周期性驾驭,使其与GNSS系统时间保持同步;而在参考信号无效时则对CSAC进行时间保持。最后以第三方软件算法的驾驭结果作为参考,对本文设计的钟驾驭算法进行试验验证。试验结果表明,本文设计的钟驾驭算法可以使CSAC相对于GPST的钟差波动范围控制在-7.5～7.5ns,优于第三方软件驾驭算法-11.15～11.31ns的钟差波动范围;1h频率准确度为,优于第三方软件驾驭算法的准确度;1天内的自主保持能力为372.21ns,有效抑制了时钟自身频率漂移的影响,而第三方软件算法的累积钟差为13.05μs。此外,CSAC经过本文算法驾驭后,其在τ=1-300s的短期稳定度要优于第三方软件驾驭算法驾驭后的频率稳定度。（4）基于上述研究成果,设计了微型定位定时终端的总体方案。构建了以时差测量模块、电源模块、GNSS接收机模块等7个功能模块为核心的终端硬件电路,并且编写了终端微控制器片上程序和上位机测试软件,最终实现了一台具备实时数据采集、解算和存储功能的微型定位定时终端。