作为世界各国竞相发展的空间基础设施,全球导航卫星系统呈现出星地组网一体化、传输需求多样化、体系架构动态化、网络结构异构化的发展趋势。导航综合信息网络是全球导航卫星系统控制、管理和业务信息传输的关键载体,如何实现导航信息快速、高效和可靠传输,成为当前研究中至关重要而又亟待解决的问题,是未来社会发展和取得战争制信息权的关键所在。本文立足于我国北斗全球系统的建设,以全球导航卫星系统的稳定运行和性能优化为背景,在导航综合信息传输框架描述、业务划分以及问题分析基础上,重点研究了固定链路和捷变链路模式下的导航信息网络链路规划和路由优化问题,主要研究成果如下:(1)针对全球导航卫星系统的建设和运行情况,进行了导航综合信息传输框架研究和业务分析。首先,在梳理导航信息网络组成及结构的基础上,通过对导航综合信息类型和传输过程的描述,构建了导航综合信息传输框架。然后,根据导航系统的运行功能分析导航信息传输业务,从导航定位原理角度分析包括基于精密定轨,时间同步以及自主导航三类业务;从传输载体角度分析包括星间、星地以及站间信息传输业务。最后,针对导航信息传输框架和业务需求,阐述了导航综合信息传输优化的问题内涵和理论基础。本文以导航信息网络为研究对象,针对固定拓扑和时分捷变建链模式,从链路规划和路由方法两个方面展开导航综合信息传输优化问题研究。根据问题特征和研究现状,采用图论、运筹学和博弈论等多学科理论进行数学模型和优化方法的研究,并介绍了常用多属性决策方法的原理和步骤,为解决信息传输多目标优化问题提供理论支持。(2)针对导航系统综合信息传输路由复杂及延时超长等问题,提出了基于固定拓扑的建链模式,并从实际应用的系统性和构建流程的完整性出发,进行了基于固定链路的导航信息网络链路规划方法研究。首先根据系统组成结构、资源约束以及任务需求,提出了基于星座特性分析的星间方案设计方法。然后,针对固定链路星间方案,提出了基于路由性能的评价方法。通过对实例系统星间链路方案的设计和评价,验证了所提方法能够针对任务需求构建可行方案并通过路由性能比较选出最优方案。(3)针对全球导航卫星系统境内布站约束和实际通信需求,进行了基于固定链路的星地信息传输路由方法研究。首先,在固定拓扑星间方案设计基础上,建立了多优化目标和多约束条件的数学规划模型。进而,设计了以提升信息传输性能为目标的路由计算框架和链路组合策略。然后,针对星地信息传输路由计算的多目标属性,提出了基于ELECTRE的优化方法。通过仿真实验表明,固定链路星间方案能够满足导航信息传输需求,路由优化策略能够有效提升系统传输性能。基于ELECTRE的路由方案优化方法能够有效解决导航信息传输的路径选择和延时问题。(4)针对导航系统的运行模式,研究基于精密定轨和时间同步以及自主导航业务的导航信息网络链路规划问题,通过优化星地、星间链路规划策略提升导航系统性能。基于星地联合信息传输的链路规划,以位置精度因子作为星间观测精度约束,以星地信息交互时延为优化目标,构建了星地联合链路规划模型和框架,提出了星地链路规划策略和基于遗传算法的星间链路规划方法,能够在较少迭代次数内实现星间链路规划方案优化,并满足星间观测和信息传输的性能要求。基于自主导航的星间链路规划,根据导航信息网络特征和自主导航信息传输需求,建立了兼顾星间测距与通信性能需求的多目标优化模型,通过定义节点决策与合作度之间的反馈机制,提出了基于重复博弈的星间链路规划方法。根据北斗全球系统设计仿真实例以及对照算法的结果分析,验证了上述星间链路规划方法的有效性。(5)针对配备相控阵天线,采用时分多址体制的导航卫星网络,进行基于捷变链路的导航信息传输路由方法研究。根据捷变链路网络拓扑分析,基于时分轮询模式构建星间链路规划方案。基于捷变链路的导航信息网络,路由计算具备多阶段决策问题属性,故应用动态规划进行求解,具有良好的优化性能和计算速度。在此基础上,针对节点并行建链和信息分布式传输需求,进行导航信息并行传输方法研究。根据导航信息并行传输问题模型,从信息传输角度提出了基于动态博弈的优化方法,通过生成博弈树构建搜索空间,寻求子博弈纳什均衡的方法计算信息并行传输最优方案,并应用剪枝策略加快可行空间的收敛。实验结果表明,动态博弈方法的优化性能优于动态规划,并且在通信时延方面接近线性规划方法。本文提出的方法,从理论研究方面为确定规划延迟容忍网络信息传输提供了计算框架,从实际应用方面为导航信息传输提供了有效的优化方法。