随着军事斗争向导航领域的不断扩展,进一步增强导航战能力、提高系统顽存性、解决区域卫星导航系统局限性的需求日益迫切,使得发展星间链路实现导航星座星间组网成为新一代卫星导航系统的发展趋势。本文针对星间链路技术支持下的星间组网若干关键技术进行研究,主要解决如何通过星间网络实现星间双向观测和星间数据传输的问题,主要研究内容如下:(1)描述了星间链路条件下的星地联合工作模式及星座自主工作模式,明确了系统对星间网络的工程需求;根据开放系统互连/参考模型(OSI/RM)定制适用于导航系统星间网络的体系结构,描述了在此体系结构下的星间测距实现、分层结构及各层的功能定义;分析得出星座构型、星载天线波束赋形及扫描范围、网络拓扑控制策略等决定星间网络拓扑结构的主要因素;以卫星见的几何关系为基础,提出了星间可视性的数学定义,在考虑星载天线波束覆盖(或扫描)范围的约束条件下,提出了一种基于星座几何结构的星间可视性解析算法。(2)研究卫星采用点波束条件下的星间建链问题。分析了采用点波束进行星间组网时,星间观测所需的切换与通信网络的连续性之间存在的矛盾;以有限状态思想为基础,提出了一种处理时变网络拓扑的方法,将时变拓扑的链路分配问题转换为固定拓扑结构下的链路分配问题,大大简化了问题的复杂度;以兼顾星间观测和网络通信需求为目标,建立了点波束分配问题的数学模型,对链路分配问题进行了数学描述,明确了解决问题要达到的实际目标,给出了链路分配问题的处理流程。提出了一种适用于导航系统星间网络的链路分配算法,在实现最大化星间观测基础上力求降低网络的整网代价,对工程应用具有较强的理论参考价值。(3)研究卫星采用环带广域波束条件下的时分多址(Time Division Multiple Access,TDMA)工作机制。根据导航星座星间拓扑结构特点,提出了一种适用于导航系统星间组网的可抢占TDMA体制,在此基础上上定义了TDMA帧结构和抢占方式,推导了该体制下两星之间链路代价计算公式,得出了被抢占卫星的选择策略;在明确时隙优化目标的基础上,利用图论方法对隙编排优化的目标并进行了数学抽象和描述,提出了该体制下的时隙优化编排算法。通过仿真分析,本文提出的TDMA体制与传统TDMA相比具有更好的网络通信性能,理论成果对也可用于其他领域TDMA机制研究。(4)研究了星间网络的数据广播问题。采用构建骨干子网方式解决星间网据广播路由中的广播风暴问题,分析了虚拟骨干网与支配集理论之间的内在联系,阐述了基于虚拟骨干网的数据广播方法;建立了构建虚拟骨干网问题的数学模型,即解算图的边代价和最小连通支配集(MTCDS)的求解问题;提出了一种边代价和最小连通支配集的求解问题的近似算法。卫星载荷水平快速发展发展加之自主导航需求的日益迫切,使得基于星间链路技术的星间组网问题近几年来被广泛关注,由于研究领域的新颖性以及国内外公开的研究文献不多,本文对卫星导航系统星间组网进行了初步的探索,论文成果具有一定的理论意义;本文在进行理论研究时充分考虑了实际工程约束,工作成果具有一定的工程实践价值。