面向干涉SAR任务的集群航天器是航天器系统在对地观测领域的一种创新应用,有效地结合了集群航天器分布式协同工作技术与多维SAR干涉技术的优势,但相关研究仍存在诸多不足。因此,本文对面向干涉SAR任务的集群航天器网络数据传输关键技术进行了深入研究,主要包括以下内容:基于J2摄动下航天器轨道动力学模型以及HILL方程,建立了集群航天器间和集群内的运动模型。结合图论基础理论,构建了集群航天器网络的基本图结构,并针对网络拓扑时变的特性提出了多时隙静态拓扑优化组合的研究方法。结合排队论M/M/1模型对网络内的数据流进行了描述与定义,并分析了集群航天器网络在无线多跳情形下泊松流的传输性质。结合图论和排队论理论分别建立了集群航天器网络、干涉SAR任务及其数据流模型,依据天线方向角模型和信号自由空间衰减模型给出集群航天器内和集群间的网络拓扑构建方法。基于网络仿真软件NS-3提出面向干涉SAR任务的集群航天器网络仿真模型,并验证了其有效性,然后分别从集群网络拓扑时变和不同网络负载两个角度对SAR任务数据传输性能进行分析,明确了当前数据传输方法的不足与改进方法。基于航天器相对运动HILL方程建立了集群航天器有界空间模型,并对该有界空间的分布密度、体积等参数进行了分析,然后分别提出了导航信息已知和未知情况下的容量优化的多跳多时隙并发数据传输方法,最后结合航天器的泊松数据流排队与服务模型,构建了集群航天器网络在时延约束下的网络容量理论模型,分析了时延、路由参数以及容量三者之间的关系,并通过同集群网络仿真结果对比验证了所提出的航天器网络容量理论模型的有效性。基于一阶射频能耗模型提出了面向干涉SAR的集群航天器网络的单跳和多跳数据传输能耗模型,建立了网络多星协同工作的可靠性模型,然后基于ESMT图理论和可靠性链路权值模型,提出了多星协作任务中可靠性优先的动态拓扑优化方法RAT。仿真结果表明了基于图结构的可靠性优先的拓扑优化方法能够提高航天器在动态运动下信息交互的稳定性。采用ARIMA和小波神经网络的组合预测模型,分别对集群航天器网络负载的线性和非线性两部分进行了预测。考虑到集群间通信链路的不确定性,利用信息交互时的多普勒频移,提出了集群间链路的存活时间估计方法。基于传统OLSR算法和本文提出的可靠性优先拓扑优化策略,构建了中心控制和分布式传输相结合的集群航天器数据路由策略(OLSR-LB),并通过引入拓扑时隙内平均负载预测机制以及局部拥塞处理方法,解决了网络数据传输的负载均衡问题。仿真结果表明了负载均衡的OLSR-LB路由策略能适应集群航天器网络拓扑的动态变化以及负载的多样变化,具有一定的工程应用价值。