近年来搭载导航卫星授时的无线节点仪器系统越来越受到欢迎。在我国地质勘探任务过程中,不可避免的会面临复杂环境的挑战。无线节点仪器系统由于其便携式的特点非常有利于在复杂地形进行勘探任务,并且具有很低的搭建成本。与有线节点仪器系统相比,无线节点仪器系统具备独立授时和定位的特点。对于数据采集而言,时间同步是影响地质勘探精度重要的因素。所以提高无线节点仪器系统的时间同步稳定性对保证无线节点仪器系统性能尤其重要。本文针对采用导航卫星授时的无线节点仪器系统,在复杂区域可能存在的信号遮挡等问题,研究基于无线通信技术的辅助授时方法。并从无线时间同步授时精度优化方面进行理论和实验的详细研究。主要工作和创新包括:研究并分析了基于卡尔曼时钟驯服同步优化算法,算法以最小化误差理论为基础模型,给出了时间状态预测方程、观测方程以及估计方程。并对它们进行硬件设计和软件实现,将实验测试得到的结果进行了分析对比。此算法和软硬件设计作为本论文中分析和研究时间同步的理论和工具。对广播通信授时方法进行了介绍、分析以及实现。提出了二次广播授时协议以及其在多设备网络通信中的收敛条件。并将此作为后续分析时间同步授时稳定性的基础。对多源融合的飞行时延优化算法进行了详细的建模分析和硬件实现。以加权平均理论为基础,并在理论上分析了多源融合的飞行时延优化算法和单一的飞行时延算法,实验结果也很好的验证了得到的理论。并且证明多源融合的飞行时延补偿方案的可行性。