卫星网络不仅能够提供高质量的通信服务,更能够实现对整个地表全覆盖,而且在很大程度上不会受到自然灾害的影响,这些优点可以有效克服地面通信网络的局限和不足。由于卫星网络中单颗卫星存在造价过高,网络的鲁棒性差等缺点,卫星编队应运而生。卫星编队用多颗小卫星协同合作,弥补了单一卫星网络的这些缺点。卫星间的协同控制,数据传输,以及自主飞行等技术是整个卫星编队顺利工作的基础,而要攻克这些技术难题,必须先实现卫星网络的时间同步。因此,本文针对卫星网络的时间同步问题展开研究。本文针对卫星网络的时间同步过程过于复杂的问题,采用分层和同步思想,给出了一种卫星网络进行时间同步的方式。分层主要完成网络同步基准中心的选择和将整个网络按照层级结构进行等级划分;同步主要完成整个网络的时间同步,但是需要着重解决的是层间的时间同步问题。对于卫星网络的层间同步问题,首先,针对可以忽略链路长度差异的卫星编队场景,提出基于广播的单回复层间时间同步方法。通过对比待同步卫星之间的时间信息,待同步卫星间接获得与基准中心的钟差。因为基准中心和待同步卫星之间信息交互的减少,使用更少的星上资源就能实现层间的时间同步。然后,针对该方案在接收过程中接收端的不确定因素(比如接收信息的排队处理)可能会对时间同步精度造成影响的缺点,提出基于广播的单回复层间时间同步方法的扰动误差消除。相比于基本的层间同步方法,这一改进方法不需要完全重复时间同步过程,使用更少的信息交互次数就能实现多次获得钟差的目标,通过多次测量的钟差,可以有效减小接收端不确定因素所带来的精度误差。最后,对比了两种基本层间时间同步方法和基于广播的单回复层间时间同步方法在时间同步过程中的信息包发送量和完成时间同步所需时间等性能,发现无论是同步时间还是信息发送量,基于广播的单回复层间时间同步方法都具有良好的网络性能。对于卫星网络分层过程中时间基准中心的选择问题,本文分别在忽略传播时延差异和考虑链路传播时延差异这两种场景下进行分析。针对忽略传播时延差异场景,网络完成同步所需时间和同步误差两个指标都和层数有着直接关系,所以分别以全网同步层数最小和平均同步层数最小为目标,提出全网同步层数最小的时间基准中心选择方法和平均同步层数最小的时间基准中心选择方法。仿真结果表明,相比于固定时间同步中心的同步方法,上面两种方法有效地降低了网络的同步层数,因此,减少了网络的同步时间和同步误差。针对考虑链路传播时延差异场景,因为同步时间和网络的链路时延有着更加密切的关系,所以层数不应该作为唯一的考量。因此,本文分别以全网同步时间最短和平均同步时间最短为目标,提出全网同步时间最短的时间基准中心选择方法和平均同步时间最短的时间基准中心选择方法。仿真结果表明,相比于固定时间同步中心的同步方法,这两种方法能够有效减小网络的同步完成时间。