手机直连卫星作为未来实现天地一体化融合的一种潜在技术手段，得到了产业界和学术界的广泛关注。与传统的卫星移动通信相比，当前手机直连卫星技术存在诸多挑战。针对基于同步轨道卫星和非同步轨道卫星的两种手机直连技术路线，分析国内外发展现状、系统组成架构，并从空口侧、卫星侧、网络侧和终端侧梳理技术挑战，提出星地同步、星载超大阵面天线、星地异构网络漫游等若干解决方案，为手机直连卫星技术的发展提供技术支撑。最后对手机直连卫星的发展进行展望。

低轨卫星网络凭借时延小、成本低、损耗小和全球覆盖等优点成为了地面网络的有力补充。然而，用户分布不均、全网流量随时间变化，可能会导致部分链路出现拥塞、负载不均衡的问题。基于以上问题，提出一种基于遗传优化和人工蜂群（Genetic Optimization and Artificial Bee Colony, GABC）的低轨卫星网络负载均衡路由算法，将遗传优化算法与人工蜂群算法相结合，避免人工蜂群算法陷入局部最优，并设置抗拥塞机制来解决负载拥塞问题。基于NS2仿真平台实现GABC算法，实验结果表明，相比最短路径路由（Shortest Path Routing, SPR）算法和蚁群智能路由LBRA-CP算法，该算法在保证较低时延和开销比的同时拥有更高的数据传输率和吞吐量。

星地融合网络的运行管控需要面向巨型星座和天地大尺度网络，实现对异构基础设施、分层立体网络、跨域多维资源、定制化业务服务的综合调度管理，管控对象多样，关系错综复杂，管控的协同性和高效性直接影响网络的服务能力。针对以上问题，基于网络为本、星网协同的理念，探索星座、网络、业务的协同管控机制，提出星地融合网络运行管控的总体架构，并详细设计管控中心功能，规划典型运行管理流程，分析其在巨型星座在轨管理和大尺度跨域网络管理等方面的适用性，为星地融合网络运行管控系统建设和系统运行管理提供技术支撑。

空天地一体化网络中，资源分布不均匀且随时间动态变化。传统基于静态资源表征的优化调度方法仅在单个时间片上进行调度优化，资源利用率低，并且在网络变化时需频繁地重新调整策略，带来较大迁移成本。为解决这一问题，提出一种空天地一体化网络资源时空关联表征方法。该方法通过在网络的结构邻域和时序邻域两个维度计算节点注意力表征，实现对空天地一体化网络资源时空关联关系的精准建模。在此基础上，提出基于时空关联表征的网络资源精准映射方法，采用置信域策略梯度优化方法，对算法参数进行自适应学习与优化。

巨型星座中海量网元对现有网络架构和技术体制提出了严峻挑战，如何设计和规划网络体系架构是巨型星座发展的关键问题之一。从星座架构的概念与特征出发，结合国内外卫星星座发展情况与技术预判，提出“四面”（感知平面、数据平面、控制平面、智能管理平面）和“三层”（资源层、传送层、业务层）的多层多域混合式智能协同组网体系架构，设计星座网络管控架构、技术参考模型与协议架构等。同时，针对星座建设与发展趋势，阐述并分析星座网络编址路由、网络鲁棒性敏捷保障、差异化业务承载、端到端可靠传送等关键技术的演化趋势，支撑我国低轨巨型星座网络发展与建设。

在目前非对地静止轨道（NGSO）卫星移动业务用频越来越紧张的趋势下，针对手机直连NGSO卫星业务频率协调工作复杂的问题，首先对手机直连NGSO卫星系统的用频现状及趋势进行分析，其次重点对手机直连NGSO卫星业务在扩展L频段和其他同频空间业务的频率协调方案进行分析和研究。通过分析手机直连 NGSO 卫星业务在扩展 L 频段的频率协调态势确定需要与之开展频率协调工作的空间业务，基于和每一项空间业务的频率协调方案进行研究并给出协调方案建议，同时还对具体协调方案中涉及的干扰分析计算进行举例。以上研究均可作为手机直连NGSO卫星业务系统开展同频频率协调相关研究及下一步手机直连NGSO卫星关键技术研究等相关工作的参考。

随着遥感卫星对各类应用的支撑保障不断深入，卫星任务规划系统面临的外部环境复杂多变，如卫星轨道调整、在轨突发故障、任务随机到达、成像条件变化等，应急突发事件发生的随机性大大提高，传统的定期集中式任务规划架构逐渐无法满足高时效、高响应要求。通过分析系统外部环境种类及变化规律，设计分段分策略调度的任务规划架构，以及相应的调度策略和对象状态管理机制，实现对应急突发事件的高效响应能力。并在某遥感卫星任务管控系统项目中采用该技术架构并研制相应软件。系统实际运行结果表明，该分段分策略的任务规划技术架构基本上满足了外部环境动态变化引起的高适应和高响应要求，极大提升了系统的自动化程度和时效性指标。

针对无星间链路的低轨卫星物联网星座，设计一种基于遗传算法的任务规划算法，旨在通过多地面站实现数据实时通信的同时，最大化卫星和地面站的资源配置。首先设计最大化卫星在轨服务时长的目标函数和限制冲突弧段的约束条件，构建低轨卫星物联网星座任务规划模型；然后以遗传算法为基础，引入冲突弧段和早停机制，设计低轨卫星物联网星座任务规划算法。在此基础上，使用由18颗无星间链路的低轨通信卫星构成的卫星星座和4个地面站进行实验。同时为了验证算法性能，使用先来先服务算法对实验数据进行任务规划。实验结果表明，设计的低轨卫星物联网星座任务规划算法可以显著提高地面站接收通信卫星数据的调度能力，解决卫星数量众多而地面站不足的矛盾。

遥感系统是天基对地观测的重要手段，由于在“采集-处理-分发”等环节中存在测控指令、数据传输、数据处理及产品分发不及时等问题，难以有效实现全天时、全天候、全球覆盖的实时智能遥感应用服务，低轨星座的通信和遥感的融合是解决现有天基系统中通遥分治、服务响应滞后等问题的有效途径。概述国内外通遥融合现状，设想天地一体通遥融合总体架构、发展阶段及其服务模式，提出通遥融合架构下的关键技术，最后以典型应用场景进行通遥融合应用流程的探索。

首先简要对比星链、AST SpaceMobile和Lynk Global 3家低轨卫星通信公司的手机直连卫星计划，其中星链已成功进行了测试，而AST SpaceMobile和Lynk Global尚未取得显著进展。虽均处于较早期阶段，但3家公司的技术路径展示了未来手机直连卫星的技术趋势。针对已经取得初步成功的星链，分析其商业模式，对比探索未来空天地一体化的主要技术路线成为业内的热点课题。以星链的公开信息为基础，采用商业模式画布理论就其手机直连卫星业务进行深入分析，从价值主张、产品服务、关键资源、客户细分、成本构成、客户关系和渠道通路、合作伙伴、收入来源等方面梳理星链手机直连卫星的业务特征和工作方式，进而对星链组网的技术路线进行探讨，对比分析自建核心网和共享核心网两种技术路径，推断出星链合理的组网技术方案。

提出一种融合创新的解决方案——双模通信终端，集成了低轨道卫星通信和地面无线自组网的优点，提供弹性通信解决方案。终端能够实时获取集群路由，自主切换卫星通道和地面自组网通道，降低对卫星互联网天地传输信道的压力，实现多样化通信需求。在自组网内，终端利用地面无线自组网进行信息传输，建立用户集群并维护路由。超出自组网边界时，终端自动切换到卫星通信模式并维系网络。该技术有望满足各种场景的通信需求，包括应急响应和现场快速部署等。