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提出了一种基于GPS的新型二级频标驯服保持系统。采用了将直接计数法和时间－幅度转换法相结合的一种高精度的短时间间隔测量方法，将该方法应用于GPS的1PPS信号和二级频标分频产生的1PPS信号之间的短时间间隔测量，秒级范围内可达到100ps测量分辨率。对时间间隔测量数据进行以消除相位抖动的Kalman滤波处理，经PID控制算法算出后的频率校正量，再通过高分辨率DAC和相应的信号调理电路去控制实现二级频标的精密驯服和保持。结果表明，利用该技术VCOCXO长期平均频率准确度驯服后可达到4．3×10－13，保持状态下可达到3．8×10－11。