空间信息网络是一种融合天基网络、空基网络和地基网络互联互通的开放式立体多层异构的网络体系，具有全球无缝覆盖实时的信息采集、处理和分发的能力。与地面无线网络相比，空间信息网络具有传输距离远、覆盖范围广、响应速度快、网络容量大等显著特征，使其应用前景十分广阔，为航天、航空、航海、军事、民用、应急等领域应用提供一体化信息服务。然而，空间信息网络的网络资源受限且具有时变性，网络节点具有高动态性以及网络任务种类繁多且执行流程复杂多变，这些成为其网络服务能力提升的严重桎梏。随着空间信息网络的应用在各领域迅速铺开，空间任务数呈现“井喷式”增长。空间信息网络的网络节点发射周期长、造价高、星上载荷维修以及在线升级困难，导致难以通过单纯地增加网络规模和增强网络节点能力满足日益增长的任务需求。因此，亟需开展高效的空间信息网络资源管理方法研究，实现任务与资源的精准匹配，从根本上提升空间信息网络服务能力。相比于地面无线资源管理，空间信息网络资源管理具有鲜明的变时空特征。具体而言，空间信息网络的网络节点在大时空中高速运动，因而网络节点之间具有间歇可视性特征且网络资源具有时变性，进而增加了空间信息网络资源管理的复杂性。为应对这一挑战，本文将资源的这种间歇性建模为时间窗，研究支持突发的空间信息网络多维资源动态管理机制，实现高动态条件下任务与资源的快速精准按需匹配，全面提升网络的快速响应能力和负载能力。本文的主要研究内容和成果简述如下：
　　1.针对区域目标调度中的观测与传输资源之间耦合制约关系造成的资源利用率低难题，提出了一种基于固定时间窗模型的区域目标调度策略，实现了资源与任务的高效快速匹配，可以有效提升空间信息网络对区域目标的覆盖率和快速响应能力，并揭示了覆盖率和系统响应时间之间的折衷关系。鉴于空间信息网络紧急场景中观测任务呈现广覆盖和紧急性特征，将区域目标调度中观测与传输资源联合分配问题建模为覆盖率最大化系统响应时间最小化问题。通过引入权重因子将覆盖率和系统响应时间的加权和作为优化目标，使得引入的权重差异化体现在优化目标中，实现了区域目标调度中的覆盖率和系统响应时间灵活调控，从而为所提策略在实际应用中提供技术支持。基于此，提出了一种性能保障型区域目标快速调度算法，并从理论上证明其性能下界为最优值的1?e?1倍，从而为算法的高效性提供理论保障。
　　2.针对空间信息网络资源变化和任务属性变化带来的挑战，提出了一种基于非固定时间窗模型的资源动态管理策略，缓解了现有任务规划算法处理突发任务时对普通任务的调度影响，解决了动态分配传输资源满足多用户卫星多任务的需求难题，可以有效提升空间信息网络实时或近实时为各用户卫星服务的能力。鉴于空间信息网络中任务的差异性和资源的时变性特征，以中继卫星网络为研究场景重点研究了中继卫星突发任务响应速度与网络总体任务规划效率的折衷机理，并利用网络的多天线传输特征，设计了基于滚动时域的多天线任务规划方法，实现了传输资源与任务之间的动态高效匹配。该任务规划方法的核心思想是：通过动态异步优化网络中的各传输天线的规划周期时长，从而在多天线网络场景下生成大量密集任务规划起始点，进而实现网络资源实时或近实时更新以及任务的动态规划。所提任务规划方法克服了传统动态任务规划方法在大量突发任务涌入时实时更新网络资源带来巨大信令开销难题。此外，还提出了该任务规划方法在实际系统中具体的实施方案。
　　3.针对扩展时间窗模型下观测资源分配可行域大难题，提出了一种基于扩展时间窗模型的观测与传输资源联合管理策略，保障了观测与传输资源在复杂的时空时序性约束下的高效匹配，可以有效提升网络中更多的成像数据高效收集能力和成功传输能力。具体而言，以敏捷对地观测网络为研究场景，研究空间信息网络中的扩展时间窗模型下观测与传输资源联合分配问题。敏捷对地观测卫星的敏捷性扩展了观测时间窗的窗口长度，一方面造成观测资源分配存在更多的不确定性，另一方面也增加与传输时间窗间的时空时序的复杂性。为此，将所研究的问题建模为一个整数线性规划以最大化成像任务的加权和，从而很好地刻画了实际系统中的复杂时空约束。在此基础上，研究了该整数线性规划的隐藏结构，并提出了一种基于半正定松弛法联合资源分配策略。为了降低计算复杂度，结合所设计的半正定松弛方法和遗传算法的优点，进一步提出了一种快速高效的联合资源分配算法。仿真结果表明，该算法显著提高了调度任务的加权和。