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光纤链路温度是影响光纤时间同步精度的重要因素，但光纤纤芯的实时温度存在测量难度大，估算误差大等问题。提出了一种测量光纤链路实时温度的新方法。通过对光纤链路往返时延和的精确测量，并通过卡尔曼滤波消除时延抖动和系统噪声，精准地推算出光纤链路纤芯的实时等效平均温度。基于分段温度模型的仿真结果验证了所提等效平均温度用于时间同步系统的可行性。温控箱实验结果表明，所提方法的温度测量精度约为0.015 ℃。采用所提方法实时跟踪纤芯温度可使环回法时间同步系统授时精度提高约1 ns。