空间自组织网络是一种新型的空间网络架构，在保障空间分布式系统运行、优化空间资源配置、提高空间系统生存能力和快速响应能力以及推动空间Internet的构建进程方面，其都将发挥不可替代的作用。论文以微纳卫星集群飞行任务为研究背景，阐述了空间自组织网络的基本特征，并对集群航天器空间自组织网络的关键技术进行了研究。论文的主要内容如下：1、阐明了空间自组织网络的基本特征，统一表述了空间自组织网络的概念，介绍了集群航天器空间自组织网络的组成结构。2、提出了单跳结构空间自组织网络分步式构建机制，并在此基础上，提出了集成双网络协议体制的空间自组织网络体系结构。讨论了集群航天器空间自组织网络的基本运行模式，分析了基于空间自组织网络的典型应用。3、在借鉴自组织时分多址（Self-Organized Time Division Medium Access，SOTDMA）技术时隙预约思想的基础上，提出了基于带宽预约时分多址技术的中心控制式单跳网络自主运行协议。4、利用离散事件系统仿真建模技术对单跳网络自主运行协议的工作过程进行了建模，运用Labview搭建了网络性能仿真平台。通过多次仿真试验，对吞吐量、时延和丢包率等网络性能进行了仿真分析，研究了不同协议设计变量、不同网络环境对网络性能的影响，并采用试验设计与响应面拟合相结合的方法对关键协议参数进行了优化设计。5、在协议性能仿真平台的基础上构建了空间自组织网络应用演示平台，对间接遥测、间接遥控、相对位置测量等新型航天应用技术进行了功能演示。总之，论文系统研究了集群航天器空间自组织网络的概念、结构、协议设计、性能仿真和功能演示问题，对于空间自组织网络技术以及航天器集群飞行技术的后续研究具有一定的参考价值。