卫星导航系统是国家重要信息基础和战略设施，是体现国家综合国力的重要标志。目前，世界各主要大国都不惜斥巨资争相发展和完善全球卫星导航系统，形成了美国 GPS 系统、俄罗斯 GLONASS 系统、欧盟的 Galileo 系统和我国的北斗卫星导航系统(BDS)的四大全球卫星导航系统格局。其中，北斗卫星导航系统的建设应用，充分展示了中华民族的创新能力和国家综合国力，成为我国改革开放 30 年以来重要的标志性成果之一。

原子钟最基本的应用是提供时间频率的计量服务。常用原子时间尺度的建立即是根据一组原子钟数据，用统计的方法计算出平均的时间尺度。在卫星导航定位中，精确位置测量实际上就是精确时间的测量，没有高精度的时频，卫星导航定位系统就不可能实现高精度的导航和定位。美国的GPS、俄罗斯的 GLONASS 系统、欧盟的 Galileo 系统，以及我国已在 2020 年建成的全球卫星导航系统，也都是通过在卫星上放置高稳定度的受控铯或氢原子钟，以高精度的定时信息来获得精确的定位信息。而原子钟作为目前时间测量中最精准的“尺子”，其性能在很大程度上决定了卫星系统的定位精度。

  原子钟的原始钟差或频率数据，作为应用研究的基础，将直接影响原子时间尺度建立、性能分析等应用分析的精度和准确性。然而，在原子频标的长期运行过程中，由于断电、设备故障和环境等其他外部干扰因素，使得原子钟原始数据中常会出现粗差、间断和跳变等异常数据，因此在应用分析之前，需进行相应的数据预处理过程。数据处理质量的好坏，将直接影响应用分析结果的可靠性与合理性。

  卫星导航高精度的时间测量不仅要有高精度的频率源，还要有高准确度和高稳定度的时间系统作参考，否则，也不可能实现高精度时间测量。地面上不同地点(高度)的钟是不同的，卫星上的钟与地面上的钟也是不同的。要建立统一的标准时间频率系统需要解决两个方面的问题:一是根据所采用时标的定义，利用高稳定度的原子钟实现高稳定度的时间尺度(秒长)和频率基准；二是根据同时性的定义，利用先进的时间比对技术建立标准的时间(标准时刻和秒长)和频率，给出原子钟相对于标准钟的差值并作适当调整，并将在某地实现的标准时频传递推广到整个应用空间。因此，欲实现高精度时间测量，就必须分析原子钟的频率稳定性特性，提高测量的可靠性。

  当卫星在空间轨道飞行时，卫星钟与地面时间基准的比对不可能连续进行，也就是说在地面监测站观测不到的弧段内，卫星钟与系统时间之间的同步要由卫星钟自己来维持。这就需要根据卫星钟的运行性能，建立准确的卫星钟预报模型。而卫星钟模型可分为确定性分量和随机性分量两部分:对于其确定性变化分量，可根据监测站观测信息采用多项式进行拟合铯(Cs)钟一般采用一阶多项式，铷(Rb)钟一般采用二阶多项式，并把拟合结果以导航电文形式发播给用户。然而，如果原子钟对环境因素较敏感，且考虑较长预报时间时，多项式拟合将不能满足精度要求，此时，有必要研究采用其他类型的钟差预报模型，以提高时间频率系统的可靠性；对于其随机性变化分量，常采用幂律谱噪声模型来描述，它由五种独立的噪声组成，即调频随机游走噪声、调频闪变噪声、调频白噪声、调相闪变噪声和调相白噪声。然而，当平滑时间较长时，Rb钟还会受到甚低频噪声影响，如调频闪变游走噪声和调频随机奔跑噪声。考虑到Rb钟有较好的短期稳定性，被卫星导航系统普遍采用，因此，有必要研究包括这两种甚低频噪声在内的原子钟噪声特性。欲提高预报精度，还需在分析原子钟噪声特性的基础上，结合噪声特性对卫星钟进行长期预报。