在高速发展的信息时代,各行业对授时精度的要求日益提高,在一些尖端技术领域,如火箭发射、空间目标的攻击与防卫等等,对时间提出了纳秒级要求。转发式卫星导航试验系统(简称“转发式系统”)基于载波相位、在单频单星条件下,可以实现实时纳秒级的授时精度,满足高精度时间应用领域的需求。转发式系统基于通信卫星透明转发地面站产生导航信号的模式实现定位和授时,其实现载波相位高精度授时的关键,是解决卫星转发模式引入的星地时间不同步和信号载波性能恶化问题。针对这些问题,论文对系统时频特性、星地时间同步及码载一致性控制残差补偿算法进行分析与研究,并设计实现了分析软件,主要研究内容如下:(1)研究转发式系统时频特性,分析了转发式系统地面时频基准和通信卫星本振的稳定性,分析了卫星转发器发射天线相位中心出口(简称“转发器出口”)处载波频率准确性的影响因素,采用实测数据对卫星转发情况下转发器出口的频率准确性进行了分析,并与载波频率预偏后的转发器出口频率进行比较,验证了系统码载一致性控制性能;(2)针对转发式系统星地时间同步,分析了信号从地面产生到转发器出口的上行链路时延,给出了星地时间同步方法,给出了星地时间同步偏差模型及模型参数的量级,并对星地时间同步偏差模型播报的数据质量进行了分析,结果显示基于该模型,可以实现优于0.04ns的星地时间同步;(3)研究了转发式系统码相位和载波相位的关系,分析了影响二者相位关系的因素,给出了码相位和载波相位一致性(简称“码载一致性”)的测量方法,针对转发式系统码载一致性闭环控制系统的滞后性和周期性,提出采用码载残差预调整的方法对其进行补偿,给出了码载一致性控制残差软件实现的最佳7阶拟合阶数;(4)实现了影响转发式载波相位授时的关键参数分析软件,提出了一种二阶构造的软件实现新方法,该方法可以避免半成品对象的产生,基于模型视图和二阶构造方法对软件进行了实现,给出了软件分析结果,并与MATLAB分析结果进行比较,两者分析结果一致,最后搭建载波相位授时测试平台,并对载波相位授时结果进行测试,测试结果表明,转发系统载波相位授时精度优于0.5ns。论文研究内容是实现转发式载波相位授时的基础保障,设计软件为判断系统运行状态是否正常提供了分析工具。文章提出的软件设计方法可为其它软件设计领域提供技术支撑。