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卫星导航系统星载原子钟的性能直接影响导航、定位和授时(Positioning,Navigation and Timing,PNT)的精度和可靠性。我国北斗卫星导航全球系统(BDS-3)配备了星载氢钟和新一代高精度铷钟,将于2020年全面建成,提供覆盖全球的导航、定位和授时服务。欧盟伽利略卫星导航系统(Galileo)正式工作卫星全部搭载了高性能的氢钟,正处于快速组网阶段。深入分析和评估BDS-3和Galileo星载钟的时频特性与短期预报能力,可为基于北斗/GNSS多系统的国家标准时间精密授时提供重要参考。论文的主要研究内容和贡献包括:(1)总结了星载钟特性评估指标、常用的卫星钟差模型和参数估计方法,介绍了钟差建模数据预处理的方法。(2)BDS/Galileo星载钟时频特性分析。采用长达一年的钟差数据,通过相位、频率、频率漂移率和拟合噪声序列的变化规律分析了BDS和Galileo星载钟的物理特性,结果表明相比于BDS-2,BDS-3和Galileo星载钟具有低漂移率和良好的相位噪声;根据钟类型采用阿伦方差和哈达玛方差分析了BDS和Galileo星载钟的千秒稳、万秒稳和天稳,结果显示BDS-3和Galileo的天稳优于5E-14,具有良好的短期频率稳定度。分析结果为BDS-3和Galileo钟差模型的建立提供理论依据和实际参考。(3)BDS-3/Galileo卫星钟差周期特性分析。采用快速傅里叶变换对钟差模型拟合残差序列进行谱分析,研究BDS-3和Galileo卫星钟差的周期特性。分析得出BDS-3和Galileo卫星钟差的周期特性主要受卫星轨道周期的影响,BDS-3卫星钟差第一主周期项的影响量级在0.05～0.1 ns,第二主周期项的影响量级在0.02～0.08 ns,Galileo卫星钟差主周期的影响量级小于0.06 ns。分析结果为BDS-3和Galileo钟差建模时是否考虑周期项的影响提供数值参考。(4)BDS-3/Galileo星载钟短期预报性能分析。基于自适应钟差预报方法分析了BDS-3和Galileo星载钟的短期预报性能。研究表明BDS-3和Galileo具有优异的短期预报能力,采用12 h拟合弧段,BDS-3星载铷钟、BDS-3星载氢钟和Galileo星载钟6 h预报精度分别为0.46 ns、0.15 ns和0.20 ns。同时也分析了拟合弧段时长对钟差预报精度的影响,针对预报时长为2 h的钟差预报,BDS-3铷钟可考虑选用6 h作为钟差预报的拟合弧段时长;BDS-3氢钟和Galileo星载钟可考虑选用22 h作为钟差预报的拟合弧段时长。实验结论为BDS-3和Galileo钟差预报策略中预报时长和拟合弧段时长的选取提供重要参考。(5)基于短期预报形式的GNSS实时钟差算法研究。探究了一种基于预报形式的GNSS四系统实时钟差算法,详细说明了该算法的原理、流程和策略,基于该算法实现了北斗/GPS/GLONASS/Galileo实时钟差计算在线例行运行。提出了基于广播星历健康标记的卫星机动探测与处理方案,解决了机动卫星引发的实时钟差解算时间过长和精度过差的问题。最后,以德国地学研究中心提供的GBM最终钟差产品为基准,评估了现阶段基于短期预报得到的实时钟差产品的精度,为后续该实时钟差产品应用于基于多系统的国家标准时间精密授时提供参考。结果显示GPS、GLONASS、Galileo和BDS-2(包括GEO卫星)实时钟差的精度分别为0.24 ns、0.32 ns、0.12 ns和0.49 ns,四系统实时钟差的精度优于0.5 ns。综上,论文对BDS/Galileo星载钟时频特性和短期预报性能的研究分析,可为完善基于短期预报形式的实时钟差策略提供参考,进一步提高基于北斗/GNSS多系统的国家标准时间精密授时性能。