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结合定位卫星实际的应用背景,提出一种用三个性能相近的原子钟组成卫星时间系统的方法,用于自主检测主时钟的误差并实现时钟的备份。将原子钟的时差数据分为确定性部分和随机性部分,用修正的最小二乘法来监测确定性部分,用哈达玛方差来监测随机性部分。仿真结果验证方法能在较短时间内给出主时钟的误差与故障预报,当在轨卫星无法与地面参考时钟进行比对时,具有重要的应用价值。