本发明公开了一种星载三模冗余系统，包括：三模同构微处理器模块、时钟同步模块、冗余判决模块、模式管理模块，其核心技术为时钟同步技术。时钟同步模块可分为同步加载启动单元和高精度时钟校整模块，通过FPGA实现的多级计数单元监控微处理器的运行状态并得到其非同步偏移量，并通过调整三模同构微处理器模块的输入频率及保持时间使得三者处于同步运行的状态。该系统主要应用于皮卫星星载计算机系统，同步精度可高达10纳秒量级，通用性强，能有效地提高星载计算机系统的可靠性。