多层卫星网络是空间网络的发展方向,其中卫星组网技术是构建高效稳定的网络结构基础,研究星间组网技术对卫星资源的合理利用以及提高传输效率具有重要意义。路由是星上处理非常关键的技术,高性能路由算法对提高网络性能,减少拥堵,提高服务质量都十分重要。卫星网络发展迅速,卫星的数目越来越多,卫星结构越来越复杂,因此,星上技术的研究十分必要。论文在研究卫星网络的组网技术和路由技术的基础上,针对卫星网络结构设计,以及多层卫星分布式QoS路由算法进行了创新研究,实现了卫星网络的HLA(High Level Architecture)系统搭建,深化了对卫星网络的认识研究,揭示了卫星网络系统级仿真的模式。主要研究工作如下:(1)在研究卫星网络组网方式和组网结构的基础上,设计了基于组网需求的MEO/LEO双层卫星网络。仿真验证了该网络系统的覆盖性能,并与铱星星座进行了对比。并在此基础上,提出了基于权值的卫星星群自组织网络的组网方案,满足卫星组网自组织、可重构的要求。(2)在研究多层卫星网络路由策略的基础上提出了基于自适应遗传的多层卫星QoS路由算法,该算法以时延和链路利用率为QoS约束条件,建立目标函数,并以自适应遗传算法对目标函数进行求解。仿真分析了该算法的QoS性能,并与SPF算法进行了对比,研究结果表明在多层卫星网络环境中,该算法可以有效降低链路带宽利用率,减少丢包,提高链路使用效率。(3)在研究卫星网络的特性、结构、组成的基础上,针对卫星网络的系统仿真应用问题,提出了双层卫星网络的系统仿真方案,建立了 HLA(高层体系架构)半实物卫星通信系统平台。该平台实现了联邦建立、邦元实现、模拟卫星网络、集成演示仿真等功能,仿真验证了卫星网络的传输性能。