从上个世纪末以后,国际上关于小卫星的研究越来越引起世界航天领域的极大兴趣和广泛关注。卫星星群自组织网络是空间科技发展的一个新领域,可采用轻便且灵巧的微小卫星取代复杂且巨大的卫星,小卫星费用小、抗毁性强、性能好、可靠性高、适应性强、研发周期短。基于主从模式的卫星星群组网来完成一颗大的GEO卫星的功能以及多颗微小卫星组成群编队飞行的结构组网成微小卫星星群,它们协作通信,共同担任信息收集处理、通信,广泛应用到深空探测、科学实验、对地探测、立体测绘观测以及军事通信应用等领域。本文的主要工作和创新点如下:1.针对基于主从模式的卫星星群组网来完成一颗大的GEO卫星功能的星群,一旦卫星节点收到武器打击、故障失效或者任务需要离开该网络,如果不能重新构建网络,整个系统功能将会收到很大影响,因此本文针对卫星网络小卫星数目较多,结构灵活,通信时延长等特点,提出了一种基于主从模式自动转换的星群通信的随机接入的MAC协议,该协议首先是通过卫星链路生存时间选取母星,母星是整个体系的数据通信和操作控制中心;当有卫星退出网络或者新卫星加入网络时,重新选取母星构成新的自组织网络;然后对子星接入母星的MAC机制、稳定性管理、帧格式的设计等主要技术作出了设计分析。2.针对基于微小卫星成群编队飞行组网,多颗卫星间以某种姿态体系围绕地球运行,以较近的几何距离相互通信团结配合完成任务,直连传输失败时考虑采用中继卫星协同传输,本文通过对传统CSMA竞争机制的改进,得到了一种基于速率的最优中继选择MAC协议。编队飞行的小卫星中每个卫星的传输速率不同,导致原有的竞争接入机制中因没考虑中继卫星通信速率而时延较长,所提改进算法将中继卫星按速率大小优先排序,选择中继卫星时按优先顺序。仿真结果表示出,该算法相较于CSMA竞争机制通信时延降低,吞吐量性能提高。