针对低轨卫星激光通信实时化、低功耗的应用场景，为了解决独立时钟源及传输信道复杂等问题，对时钟恢复算法和前向纠错码进行了改进与优化，实现了资源占用低、时延低且功耗为0.129 W和1.199 W的实时化全数字时钟恢复算法和低密度奇偶校验（LDPC）编译码。搭建了桌面演示系统，成功演示了二进制相移键控（BPSK）调制/相干探测、通信速率为1.024 Gbit/s的实时空间光传输，其中时钟误差约为1.50×10^-4。

为了在高动态、低信噪比的条件下实现对低轨物联网信号的快速捕获, 提出了一种用于快速捕获低轨物联网信号的部分匹配滤波-快速傅里叶变换(PMF-FFT)改进算法。首先, 利用星历信息预估多普勒频偏, 缩小频域搜索范围; 然后, 通过补零、加窗方法克服PMF-FFT算法的扇贝损失; 最后, 采用频域差分非相干累积提高低信噪比下的输出增益。仿真分析表明, 所提改进算法在信噪比为-25~-15 dB时能提高低轨物联网信号的检测概率, 搜索范围由15~35 kHz缩小为24.8~25.2 kHz。

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。

针对低轨(LEO)大规模卫星星座系统存在电磁空间复杂且难于观测的问题，对低轨卫星星座链路特征进行研究。以Starlink 和OneWeb 星座为研究对象，根据低轨卫星的星座参数，获取等效全向辐射功(EIRP)值并进行可视化处理；对获取到的低轨电磁卫星数据进行分析，获取数据的衰减特性和时间、频率等的数据关系，计算星间的链路干扰以及时间上的分布特征；获取相对干扰时间的特征值以及星间数据的衰减与时频的多维特性，并分析不同场景下的干扰时间特征，从多个维度分析低轨大规模卫星星座系统间星间链路的干扰情况并进行仿真验证。实验证明了低轨大规模卫星星座系统之间的星间链路存在干扰情况，且频率越高，干扰现象越明显。

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。

针对空间环境对低轨卫星推进系统的影响, 以某卫星超寿命运行下的肼推进剂泄漏为例, 在讨论卫星轨道倾角、光照角、降交点地方时等参数漂移的基础上, 详细分析卫星无姿态控制下的俯仰角速度遥测参数加速变化与干扰力矩来源, 随后根据气态方程建立模型, 估计质量泄漏率、气体泄漏率、干扰力矩、比冲等参数, 最后利用姿态角速度、储箱温度与压力等遥测数据进行检验。结果表明, 干扰力矩具有分段线性变化特征, 极大值约为3.4 μN·m, 极小值约0.9 μN·m; 肼推进剂的质量泄漏率在7.4~13.4 μg·s-1之间变化, 初始值相对较大, 随后下降并逐渐稳定在8.0 μg·s-1附近; 对应的气体泄漏率在0.56~1.18 Pa·L·s-1之间变化, 稳定值约为0.60 Pa·L·s-1; 比冲在121~249 m·s-1之间, 稳定值接近200 m·s-1。温度对漏气比冲的影响较为明显, 温度高则比冲相对较大, 反之亦然; 温度对干扰力矩也有相应影响, 但对质量泄漏率的影响并不明显。泄漏由密封材料性能下降所致, 温度对材料老化的影响是其中的关键因素, 但肼推进剂的质量泄漏率相对较小, 推进系统的产品质量相对较优, 能够满足长寿命低轨卫星应用需求。