当今世界,大国竞争日趋激烈,促使空间已经成为世界各强国间高新技术角逐的主战场。作为空间信息技术发展的重要方向之一,卫星通信的建设和发展对国防安全、民用生产等领域具有深刻影响,而构建智能、高效、合理、可行的运控系统是发挥卫星通信系统效能的关键。针对地球同步轨道(Geosynchronous Earth Orbit,GEO)卫星移动通信、GEO宽带卫星通信和低轨道(Low Earth Orbit,LEO)星座卫星通信等典型卫通系统的管控问题,本文开展卫星通信系统运行控制关键技术研究。总结全文工作,其主要成果和创新点如下:1.面向GEO卫星移动通信运行控制的资源规划关键技术研究。针对GEO卫星移动通信运行控制的资源规划问题,设计了GEO卫星点波束平面覆盖和球面覆盖计算模型;构建了GEO卫星的滚动姿态偏差、俯仰姿态偏差、偏航姿态偏差与地面波束覆盖范围之间的数理模型,分析了三类偏差对地面波束覆盖范围的影响;利用所建立的卫星移动通信资源描述模型、终端分布模型和通信业务模型,提出了基于多模型融合的GEO卫星移动通信资源规划算法。将所提模型和算法工程化实现,并转化应用到了国内第一个军民共用的“天通一号”卫星移动通信系统中。实践表明:上述工作为GEO卫星移动通信系统的姿态控制、波束资源规划提供了合理的设计支撑。2.面向GEO宽带卫星通信运行控制的资源调度关键技术研究。围绕各类星、网、地等异构资源和任务需求,建立了基于资源虚拟化思想的统一模型;探讨了通信任务与卫星、网系和地面站型资源之间的匹配约束问题,确定了基于任务的卫星资源需求匹配关系;以卫星资源使用效率最高为优化目标,提出了一种改进的遗传-粒子群任务资源调度算法。将所提模型和算法工程化实现,并转化应用到了我国某军事卫星通信系统中。实践表明:上述工作能够为多任务资源规划调度等实际工程应用提供通用理论支撑。3.面向LEO星座卫星通信运行控制的移动性管理关键技术研究。针对LEO星座网络拓扑高动态变化带来移动性管理负荷重问题,提出了一种面向动态外地代理的卫星网络移动性管理机制;基于移动代理簇、归属移动外地代理和托管移动外地代理,探索了地面移动节点对于LEO卫星的接入切换策略,优化了移动性管理流程,降低了移动性管理信令开销。对上述研究进行了仿真验证,结果表明:面向动态外地代理的移动性管理机制能适应LEO星座网络的高动态特性,减少移动性管理中星地之间信息交互次数和移动性管理开销与切换时延,降低网络的移动性管理负荷。4.卫星通信系统运行态势精确感知技术研究。针对目前卫通系统通信效能感知精细化程度低问题,从态势体系要素建立和态势信息获取入手,建立了板卡级、设备级、节点级、网络级和应用级的卫星通信态势信息获取模型;建立了分层分级的态势评估综合指标体系,并通过引入“决策融合”和“可信度”的思想,提出了基于决策融合的系统态势评估方法;结合逆向传播(Back Propagation,BP)神经网络并行处理、快速学习以及模糊集算法适合处理不精确和不确定语义变量的优势,提出了模糊集-神经网络混合态势预测算法,对比验证了所提算法在预测精度和收敛速度等方面相比传统BP神经网络算法的优越性。