近年来随着商业航天的蓬勃发展，巨型星座网络在建设、组网、服务等多方面取得快速进展，星座覆盖性分析是实现巨型星座预期服务的前提。由于计算精度与卫星数量间的关联约束，传统星座覆盖性分析方法的计算效率受其计算精度的影响巨大，尤其对于新兴巨型星座，由于卫星数量庞大，当计算精度提高时，算法计算消耗将显著增加。本文提出墨卡托投影图叠加法（MPS），算法以墨卡托覆盖图为基础，结合图像处理算法，基本解除了星座卫星数量与计算精度对计算效率的关联约束，有效降低了卫星数量对计算消耗的影响。另外，关于星座覆盖性能随参数变化规律的研究将为星座设计等工作提供参考。本文主要就以下内容进行了研究：

（1）建立了卫星覆盖模型，提出了覆盖性衡量指标。首先，基于传感器任务及特性分别建立了卫星对地，对天覆盖几何模型，并给出其表达式，该模型可分别用于研究星座对地覆盖，星间建链等问题。其次，从二体问题出发研究了卫星的运行轨道、运动方程及星下点轨迹，为获取卫星墨卡托投影图上覆盖域打下基础。然后，推导了墨卡托投影图的坐标转换公式，为后续覆盖域投影、像元面积求解做基础。最后，提出了一套星座覆盖性分析指标，为星座是否符合覆盖任务需求提供判别依据。

（2）提出了巨型星座覆盖性高效分析算法MPS。首先给出了MPS算法的具体实现步骤，分别给出了单星墨卡托覆盖图、星座墨卡托覆盖图具体编码方式，定义了各重覆盖矩阵、星座覆盖指标并给出了相应计算公式。其次，分别对传统网格法（GPA）和MPS算法进行了计算消耗的理论分析，并基于实验结果进行了MPS算法效率验证，结果表明MPS算法基本解除了卫星数量和计算精度对计算消耗的影响，并有效降低了卫星数量对计算耗时的影响系数。最后，基于上述理论分析结果，定义了MPS相对GPA算法消耗比，从而对比了两种算法的计算效率。设计了三类算例，研究了两种算法对现有典型星座或其子星座、卫星总数量恒定变星座构型、变卫星数量下的计算误差及计算消耗。

（3）研究了低轨Walker星座覆盖性变化规律。首先，基于StarLink低轨子星座参数，分析了低轨Walker星座在高度、倾角变化下，单轨道周期内星座对地1-6重覆盖率和总覆盖率的变化规律。其次，基于StarLink星座参数，研究了低轨Walker星座覆盖性随轨道高度、倾角、星座构型、卫星总数量变化规律。最后，针对StarLink向美国联邦通信委员会（FCC）申请的多次星座修订提案，探究了其参数修改原因。