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卫星网络系统具有全球覆盖、接入简单、扩展性强和带宽按需可变等优点,在气象预测、环境监测、资源探测、导航定位、军事侦察以及无线通信等方面有着日益广泛的应用,已经引起世界各国的广泛重视。随着人们需求的不断增长,卫星导航与其他信息系统之间关系更加密切。卫星导航系统与通信、探测等信息系统之间具有相互融合的潜力,其发展应该与其他信息系统协调一致。只有从系统可持续发展的潜力出发才能更有效利用空间资源,从而形成整体效益。本文在充分研究和分析区域导航星座和全球导航星座的设计特点与发展现状的基础上,提出了一种基于Walker Delta星座的IGSO区域导航星座设计方法。通过STK建模仿真,最终确定6/3/2IGSO的方案。结合第二代北斗导航系统中GEO和MEO的轨道设计,组成了5GEO+6/3/2IGSO+27MEO的具有星际链路和导航与通信双载荷的卫星系统。针对5GEO+6/3/2IGSO+27MEO双层星座的结构特点,提出了一种基于通信链路状态分析和星群成簇的卫星网络组网策略,以及一种基于星群分级结构的路由策略,并在这两种基本策略的基础上将DUAL算法(扩散更新算法)应用于的GEO-IGSO/LEO双层星座MEO接入网动态路由算法设计当中。本文的主要贡献和创新点在于：1.针对中国及周边区域导航及覆盖,提出了一种基于Walker Delta星座的IGSO区域导航星座设计方法。结合第二代北斗导航系统中GEO卫星的轨道设计,通过STK建模仿真,得到此设计方法不同方案的空间构图、连续覆盖和备份冗余等指标和平均通信仰角等参数,分析GEO-IGSO区域导航星座的组网拓扑结构变化对以上参数和指标的影响,根据所得结论最终确定5GEO+6/3/2IGSO的区导航星座方案。2.在6/3/2IGSO星座的基础上,结合第二代北斗导航系统中GEO、IGSO卫星的轨道设计,提出了一种具有星际链路和导航与通信双载荷的5GEO+6/3/2IGSO+27MEO双层星座模型。从通信载荷角度,结合5GEO+6/3/2IGSO+27MEO双层星座的结构特点,提出了分级结构的通信网络。3.提出和设计了基于星群分级结构的路由策略。将扩散更新算法(DUAL)用于5GEO+6/3/2IGSO+27MEO分级结构网络的MEO层的动态路由,提高了系统的灵活性和抗毁性。