卫星导航的基础是导航卫星星座，并具备时空统一的计量属性。在导航卫星之间建立测距和数传链路，可使星座具备自主定轨能力、或增强导航系统性能。为了建设高性能的星间链路，导航卫星间精密测距成为迫切需要解决的问题。目前导航星座星间链路多采用时分体制，每个卫星对分配一个短至秒级甚至亚秒级的时隙，并要求在该时隙内实现优于分米级精度的测量。然而，导航卫星间距离大至数万公里，且相互间存在高速相对运动，在单个测量时隙内，星间距离变化达数公里，实现精密测量还是一个难题！由此引出本文的基本问题——如何快速、高效的实现星间大尺度、高动态距离的精密测量，围绕这一问题，论文重点研究了如下关键技术问题：　　1、星间测距的时标归算问题。星间测量的目的是获得给定时刻两星质心间的几何长度，然而由于星间传输距离较远，测距信号从发射到接收需要经过高达上百毫秒的时间，在该段时间内，星间距离发生数百米的变化，距离测量值需要经过时标归算才能得到给定时刻的几何长度。因此，星间距离观测量的时标归算问题是星间链路精密测距的关键问题。　　2、星间测距的空间对准问题。利用射频无线电信号进行距离测量是目前最成熟的途径，在发射功率受限条件下，采用窄波束指向性天线是一种提高功效的有效手段，而窄波束链路建立的前提是正确设置天线指向，但由于卫星在大尺度范围内高动态运动，因此，星间测距的空间对准成为星间链路精密测距的关键问题。　　3、星间测距的频率对准问题。由于星间存在高速相对运动，导致接收信号存在较大的多普勒频率，特别是星间测量工作在高频段时。同时，星间测量要求在秒级乃至亚秒级完成，信号频率要在更短的时间内实现对准。另外，作为星上处理单元，测距设备又存在处理资源的严格限制。因此，星间测距的频率对准是星间链路精密测距的关键问题。　　4、星间测距的时间对准问题。星间链路对星间测距精度有明确的要求，距离测量值通过时间对准获得，其对准精度与信号接收质量有关，信号接收质量越好，对准精度越高，但同样会增加系统功耗。因此，星间测距的时间对准是星间链路精密测距的关键问题。　　为解决上述关键技术问题，论文提出一种基于星座构型参数的时标归算方法，提出了一种基于方位预测的空间对准算法，提出了一种基于距离预测的多普勒频率快速捕获算法，提出了一种可节省发射功率的快速环路跟踪测距算法。这些技术方法可对应解决上述四个关键技术问题，它们均通过了理论分析和仿真验证，证明了技术可行性及有效性，可为星间链路距离测量相关载荷的研发提供设计依据。