当前,随着航天技术的发展,全球小卫星的数量正在快速增加。在动态场景下,由于小卫星星座网络模型在结构上更接近无线自组织网络（Ad-hoc）,因此小卫星星座的动态路由算法要引入Ad-hoc的路由技术进行研究。首先,根据小卫星在高动态时变拓扑下的组网要求,本文提出了小卫星集群组网的路由方案,建立了从物理层、数据链路层到网络层的星间自组织网络架构。物理层主要完成无线数据收发,为上层网络通信提供可靠的无线通信信道。数据链路层采用时分复用（Time-Division Multiple Access,TDMA）的方式建立全网的信道复用机制,对信道进行合理分配。网络层采用优化链路状态路由协议（Optimized Link State Routing Protocol,OLSR）,对传统的 OLSR 协议进行优化,使其适用于小卫星组网场景,减少系统开销并缩短路由收敛时间。OPNET仿真结果表明本文提出的小卫星组网路由方案表现出了优秀的时钟同步速度,较低的端到端时延,以及路由快速收敛等优点。其次,本文针对小卫星自组织网络在高负载高动态场景下采用不可靠路由经常出现丢包的情况,提出一种基于星间链路感知的OLSR路由抗毁机制OLSR-LT,该机制先利用接收到的2个连续的HELLO消息的接收功率,载波频率等参数计算出小卫星自组织网络中两个相邻节点的链路保持时间,再根据链路保持时间和多径路由技术选择一条备用路由,当主路由忙或排队时启用备用路由来保证路由协议的可靠性。OPNET实验结果表明,与传统的OLSR算法相比,本文提出的OLSR-LT有效提高了数据分组到达率,降低了端到端延迟和分组排队时间,提高了小卫星网络传输的实时性。最后,本文在小卫星路由方案的基础上,设计实现了基于“FPGA+Linux”的半实物仿真验证系统,该系统包括四个小卫星自组织网络节点,每个节点能实现接入、组网和无线数据通信的基本功能,能满足高动态场景下的高效组网需求。