低轨(LEO)宽带星座卫星通信作为地面 5G无线通信系统的重要补充，始终面临地面可视卫星数量大、传统选星算法计算复杂度高等难题。为实现高效的卫星分组选择算法，基于多输入多输出(MIMO)系统原理，以大尺度路径损耗模型为基础，结合递减卫星选择算法，从而以较低计算复杂度、更快收敛速度有效逼近最优容量性能。该算法在典型 LEO星座系统构型下通过数值仿真得到了验证，为未来 5G低轨卫星星座通信传输方案设计提供了一种参考思路。

在星地无线电频率/激光波长共享的背景下，分别针对6 GHz以下频率无线电通信以及自由空间激光通信，研究了低轨卫星（LEO）受到的国际移动通信系统地面基站的集总干扰。其中针对6 GHz以下频率，根据最新的国际电信联盟（ITU）建议书构建了不同的典型国际移动通信（IMT）地面基站部署场景。使用蒙特卡洛仿真引入了统计性质的地物损耗模型，分析了其适用性，并用于随机性细化场景仿真。通过典型场景设计结合低轨卫星多波束天线特性，仿真得到IMT地面集总干扰在不同场景、不同卫星天线波束指向下干扰的变化趋势。研究结果表明在基站天线高度低于屋顶线时，地物损耗不容忽略。另一方面，针对地面自由空间光通信对卫星产生的干扰，通过链路计算分析了可能的干扰情况。研究结果对监测低轨卫星通信接收环境具有理论指导意义和应用价值。

月球作为光谱特性稳定、光强在探测器动态范围内的理想定标源, 利用月球进行卫星在轨对月定标是提高辐射定标效率、监测探测器成像稳定性的重要手段之一。针对低轨高分辨率遥感卫星, 提出了一种姿态机动对月定标方法, 包括对月定标时机选择、对月定标卫星姿态规划以及载荷成像参数选取等技术。并基于某在轨运行的低轨光学遥感卫星成功开展了15次对月定标实验, 卫星姿态角速度为0.06 (°)/s, 载荷积分时间为0.293 8 ms, 月相角覆盖-79.872°~89.236°。实验结果表明, 卫星姿态实际执行情况符合设计的对月定标卫星姿态规划流程, 且该对月定标方法具有很高的观测效率, 仅耗时1 500 s, 不会影响卫星正常的对地观测任务; 地面获取的15幅月球图像纹理清晰、稳定, 对月空间分辨率优于1.18 km, 图像DN值分布层次感较好; 计算得出的月球辐照度分布趋势与国际上ROLO(Robotic Lunar Observatory)模型公布的趋势一致。实验结果验证了提出的对月定标方法的正确性及合理性, 同时实现了中国首次低轨高分辨率遥感卫星姿态机动对月球多月相角观测, 可为长期监测卫星探测器的成像稳定性和大量积累对月定标数据、建立中国自主可控的月球辐射模型提供可靠依据。

随着通信系统的不断发展，对融合地面系统的天地一体化网络的研究越来越多，而卫星通信系统中，由于卫星高速移动等特性，不可避免需要对呼叫的接入切换进行研究。针对天地一体化信息网络需要支持多场景多业务情况下的通信需求，考虑不同呼叫优先级不同，对多优先级的多种呼叫业务进行考虑。根据信道预留的思想，对不同优先级接入与切换呼叫设定不同的可用信道数，优先级越高的呼叫，为其留更多的可用信道以确保其接入信道成功。同时，由于动态信道预留较固定信道预留能够更好地利用信道资源，最终考虑多优先级下的动态信道预留策略。对多优先级动态信道预留与多优先级固定信道预留策略进行仿真验证，发现动态预留方案得到的系统服务质量更好。对于单一策略，发现优先级越高的用户接入与切换呼叫接入信道失败率更低。

利用包括低轨卫星星座及同步轨道卫星等无线通信空中平台所发出的微波信号，提出一种基于飞行物体对微波的遮挡效应进行飞行物体监测的方法。如何定量分析遮挡效应是这种新方法需要解决的一个关键问题。由于微波衍射和光衍射本质上是相同的，提出利用光学分析的方法来解决这一问题。通过将整个微波链路系统用一个简化的光学系统来描述，用角谱法计算并分析了飞行物体相对于微波传播路线的移动速度、飞行物体高度等参数对接收机接收的微波强度的影响，为进一步研究这种新的监测方法奠定了基础。

针对近地卫星在轨运行中的单粒子翻转事件(Single Event Upset, SEU)的退火问题, 选取某卫星器件长期积累的SEU数据为样本, 在分析器件长期温度变化的基础上, 详细统计SEU事件的星下点以及年、月等时空分布特征, 并讨论SEU事件与地球磁场分布、F10.7曲线、中子监测数据的关联特性, 最后以SEU事件发生的平均间隔为目标, 建立退火模型, 用实际数据进行退火估计。结果表明, SEU事件星下点发生在南大西洋异常区的达到67%以上, 发生在南、北两极高纬度区域的超过16%, 其它区域的不足17%; 8、9、10、12这4个月份的SEU事件最多, 占全年的38%以上; 以远、近日点为参考时, 发生在4~9月的约占50%, 发生在其它月份的也在50%附近, 两者十分接近; 长期SEU事件受宇宙射线、太阳活动影响明显, 长期性变化以宇宙射线影响为主, 短期性变化以太阳活动影响为主; 在轨道周期内温度变化约2 ℃、长期温升接近5 ℃的条件下, SEU事件时间间隔的均值约4.57 d, 退火零值约1.56×10-13 d, 退火因子约7.94×10-15 d-1, 衰减零值约24.34 d, 衰减因子约0.12 d-1, 退火特征并不明显, 退火影响可不用考虑。

为提高星载自动相关广播监视系统(ADS-B)接收机的检测性能，研究了高灵敏度解调算法。利用基于匹配滤波的ADS-B信号帧头检测算法对信号准确定时和提取功率信息，该方法构建了特殊的帧头匹配脉冲序列，设计了信号控制状态机以确保在相关峰值最大处定位信号，并联合一部分数据位进行同步。利用多点加权振幅采样法提取比特信息和置信度。最后，采用基于置信度的纠错方法纠正校验错误的报文。板载验证表明，该解调算法能有效提升低信噪比条件下星载ADS-B信号的检测概率，最终接收机的灵敏度可达-95 dBm(数据包错误率5%)。

选择金属膜层材料Ag和Ta₂O₅、SiO₂、Al₂O₃等多种介质薄膜材料,在石英基底上设计和制备了保偏反射镜,其在810 nm和850 nm波长处的偏振对比度优于10000∶1。结合保偏反射镜所处的轨道环境,进行了原子氧模拟实验,研究了保偏反射镜样品偏振对比度的变化规律。结果表明,随着原子氧剂量的增加,保偏反射镜的偏振对比度呈衰减趋势,且+45°、-45°方向的衰减较水平(H)、垂直(V)方向的更明显。

为了研究地球反照的可见光对太阳电池阵电流在卫星陨落期间的影响程度, 进行阵电流的地球反照系数估计。以运行在300 km高度、降交点地方时约10: 30AM的某太阳同步轨道近地卫星陨落为例, 在讨论卫星轨道半长轴、倾角、光照角、降交点地方时等参数漂移的基础上, 重点分析卫星太阳电池阵电流和温度的变化, 并对电流进行正弦曲线拟合, 进而建立地球反照系数的估计模型, 最后用卫星陨落期间的遥测数据进行检验。结果表明, 卫星自300 km轨道高度向100 km轨道高度陨落期间, 地球反照系数先由0.21逐渐变大, 最大值接近0.40, 后又逐渐变小至0.20附近; 对估计值的二次曲线拟合结果表明, 在轨道高度210~270 km这一区间, 地球反照对于太阳电池阵的作用最强, 对应的地球反照系数极大值约为0.28, 作用最强的中心区域可能在250 km轨道高度附近。估计结果可应用于在轨航天器长期管理的遥测诊断、能源估计与预测、器件健康状态评估以及可见光载荷应用等方面。

杂散光抑制是空间天文望远镜设计的重要部分，其中地气光的抑制较为复杂。为分析空间天文望远镜所处环境的地气光，以一典型空间天文望远镜为例，基于辐射传输理论，建立了其关键部位—太阳挡板的地气光辐照度计算模型。基于该模型，仿真得到了不同工况下地气光在挡板处的分布特性，并计算了望远镜通光口处一次地气光和二次地气光的辐射通量。计算结果表明：对于低轨道的空间天文望远镜，太阳挡板是关键杂光源，其引入的二次地气光影响大于直接进入望远镜通光口处的一次地气光，在进行杂散光抑制设计时，应重点考虑。