低轨卫星移动通信系统具有覆盖区域广、频带资源丰富、不受天气与自然灾害的影响的优点,在偏远地区以及地面通信系统无法覆盖区域发挥重要作用。针对利用卫星移动通信系统进行地面目标定位以及卫星移动通信系统中同步过程的问题,本文取得了以下成果。首先,对卫星移动通信系统的信道传输特性及信道模型进行了简述。介绍了融合5G技术的卫星移动通信网络的网络架构。对于通信系统所处不同的传输场景,分别对大尺度衰落与小尺度衰落进行介绍。针对融合5G技术的卫星信号传输场景的特性,对影响信道的主要因素进行了讨论。随后,通过对低轨卫星通信过程中的轨道信息的利用,研究了采用信号到达时间差(TDOA)信息的定位算法。介绍了常用定位算法,利用最小二乘法的定位算法以及基于Chan方法的定位算法。利用多颗低轨卫星,提出了基于最小二乘线性定位算法以及基于泰勒级数的定位算法,并对仿真结果进行分析与比较。由仿真结果可知,提出的算法相较于Chan定位算法具有更高的定位精度,并且给予泰勒级数的定位算法迭代时间更短。最后,研究了卫星通信中下行链路中的同步过程。首先对涉及到的5G技术中的帧结构进行介绍,对循环前缀、SS/PBCH块进行了介绍。提出了卫星同步过程中的系统模型,介绍了多普勒频偏产生的原因以及多普勒频偏对系统的影响,并提出了降低多普勒频偏对系统影响的多普勒频偏预补偿的方法。提出了基于循环前缀实现定时同步以及小数倍频偏、利用频域相关方法实现整数倍频偏的同步方法,该算法不受载波频偏的影响,并提出了能在性能恶劣的信道中工作的基于多径能量窗的同步方法。