在深空系统中，测距模式有两种：双向测距和三向测距。三向测距与双向测距最大的不同在于，三向测距副站发测距音（测距码）的时间与主站有同步时间差。影响测距的系统误差的因素有时标准确度、校零残差、信道群时延等，三向测距再加上主站、副站间发测距音的时间差。影响测距的随机误差的主要因素有接收机热噪声和频率源稳定度。本节对上述误差因素进行分析。

测距系统误差

1）时标不准确性造成的测量误差

距离测量结果中包括测距值和时标两部分，测控站的时间和标准时间之间的误差会直接造成测量结果的误差。

在双向测距系统中，设ΔT₁为测控站的时间和标准时间之间的误差，v为目标相对于测控站的径向速度，则由于时间误差引入的距离误差为ΔR₁=ΔT₁v。假设目标速度为10km/s，1μs时标误差引起的距离误差为0.01m。

在三向测距系统中，发射站和接收站无法采用统一的时间标准系统，两站之间的时间偏差ΔT₂造成的测距系统误差成为三向测距方式下系统误差的主要来源，该项误差表示为ΔR₂=ΔT₂c。1μs的时标误差引起的距离误差为300m，所以三向测距对时标准确度的要求很高。采用高精度GPS共视（GPS CV）技术，可实现相距上千千米的站间时间同步精度优于20ns。

2）上行信道群时延频响及群时延不稳定性引入的误差

群时延变化的上行链路主要包括中频／高频电缆、功放、滤波器，工程经验和测试表明，此项误差约为1ns，即0.3m。

3）下行信道群时延频响及群时延不稳定性引入的误差

下行信道中，影响群时延变化的主要有电缆、功分器、滤波器，群时延变化取1ns，即0.3m。

4）校零残差

校零残差包括设备零值的变化、校零变频器时延测试误差、校零时偏馈到天线副发射面再到第一反射镜的空间距离误差等。在深空站中采用偏馈方式进行距离零值标定，专题试验结果表明偏馈校零得到的系统距离零值与对塔测出的系统距离零值差小于2m。

测距随机误差

地面接收机热噪声引入的测量误差

地面接收机热噪声随机抖动会引入测距误差，减小此类误差的技术途径包括提高地面测控设备的G/T值、增大星上设备EIRP指标或者设计更窄的载波环路带宽。

采用侧音测距体制或音码混合测距体制时，接收机热噪声产生的测距随机误差为

式中　f_R——频率（Hz）；

B_L——主侧音锁相环路双边等效带宽（Hz）；

（S/N₀）_主音——下行信号中主侧音功率和噪声功率谱密度的比值（dBHz）。

采用伪码测距体制时，伪码测距地面热噪声对Chip跟踪环相位抖动影响引入的误差为

式中　P_r/N₀——跟踪码环环路信噪比（dBHz）；

B_L——跟踪码环双边等效带宽（Hz）；

f_RC——伪码速率。

频率源不稳定性引入的测距误差

深空测控站的测距信号依靠原子钟输出频标产生，原子钟在往返光行时尺度上的稳定度将造成返回测距信号相对于发射测距信号的相位抖动（或频率变化），从而带来测距随机误差。该项误差因素引入的测距随机误差为

式中　c——真空中的光速；

τ——信号传输的往返光行时；

σ_y（τ）——地面测控设备的原子钟在时间间隔τ上的稳定度。

设往返光行时为1h，若采用iMaser-3000氢钟，其1h的稳定度为2×10^-15，则由于频标稳定度造成的测距随机误差约为3.1mm。相对于其他误差项，频率源稳定度引入的测距误差较小。