在未来的信息化战争中,依靠天基网络强大的空间覆盖能力实现信息获取、传输、处理和分发,是取得制信息权的关键环节。天基网络具有复杂的时变特征,在网络建设的初期,节点和链路的数量很少,时变特征不会影响指挥员理解网络。但是,随着天基网络的规模越来越大和结构越来越复杂,时变特征严重影响到指挥员对天基网络的理解,不利于指挥员做出准确判断和科学决策。虽然可视化技术能够形象地展示网络数据,辅助用户直观地理解和分析网络,但是基于时变特征的网络可视化方法研究,仍然是可视化研究领域面临的一个共同难题。此外,当前天基网络可视化的重点在于模拟展示物理层和链路层,很少关注网络层和应用层的可视化展示。因此,基于时变特征的天基网络可视化方法研究具有挑战性。为此,本文围绕天基网络的时变特征,从可视化框架、可视化布局、可视分析等方面展开天基网络可视化方法研究,取得了一些创新的研究成果。主要工作和创新点如下:一、设计了基于时变特征的天基网络可视化框架。天基网络可视化需要系统化思维的指导,而目前的研究仍处于初级阶段,缺乏一个成熟的、系统的指导框架。本文深入分析了天基网络拓扑结构的时变特征,并基于多层次嵌套的任务分析模型,详细阐述了天基网络的可视化任务;在此基础上,提出了一个基于时变特征的天基网络可视化框架SBNVis。SBNVis框架包含从数据映射到交互分析的整个可视化流程,可以系统地指导天基网络的可视化方法研究。二、提出了一种融合时空上下文的格网布局方法。天基网络的时变特征隐藏在时间片序列中,格网布局便于对时间片进行比较,从中发现相似性和差异性,进一步达到理解天基网络时变特征的目的。然而,当前的格网布局方法存在缺陷:单个时间片的布局质量较低,并且时间片序列的布局难以保持动态稳定性。为此,首先提出一个基于力函数集的融合力引导算法,用于优化单个时间片的布局,提高布局质量;然后通过融合时空上下文约束,提高时间片序列布局的动态稳定性,便于用户浏览、探索、比较和分析格网布局的结果。实验证明,与传统方法相比,在减少边交叉、增大交叉角、使边长度更均匀、增加角分辨率等指标上提高了单个时间片的布局质量,在节点移动距离的统计指标上提高了时间片序列的动态稳定性。三、提出了一种差图事件驱动的动画布局方法。现有的动画布局方法将时间片序列看作是动画的关键帧序列,采用添加插补帧实现关键帧之间的过渡转换,实质上创建了局部的区间动画,而不是全局的连续动画。因此,动画转换比较机械,整个动画不够平滑,难以清晰地展示网络的时变特征。为此,本文提出一种差图事件驱动的动画布局方法。首先,将差图事件驱动下的整个动画过程分为平稳状态和波动状态,建立全局一致的动画稳定性模型;其次,针对波动状态,提出一种分阶段的动画转换策略,减少节点的无序移动,从而解决由剧烈波动导致的视觉杂乱问题;最后,针对拓扑更新后的平稳状态,直接展示网络拓扑在力引导算法作用下自然平滑的布局过程。实验表明,与传统方法相比,本文方法在平滑布局、布局质量、可辨别性、可控性、视觉独立性等方面均取得了较好的可视化效果。四、针对典型的可视分析需求,提出了基于可视界面的交互式分析方法。首先,针对隐含模式探索的需求,提出一种基于隐式连接的交互式布局方法,支持用户通过交互操作,探索基于力引导的语义聚类布局,提升了现有力引导算法的交互性;其次,针对细节信息查询的需求,提出一种基于放大镜隐喻的细节查询方法,构建了细节查询视图,在保持上下文一致性、视觉元素分解、局部视图放大等功能上优于同类方法。通过交互式分析,用户易于在可视界面中进行浏览、探索和查询,从而获取到感兴趣的信息。五、设计和实现一个天基网络可视化原型系统SBNVisSys。该系统对天基网络可视化方法和其中涉及到的关键技术进行实验验证,并在相关项目中得到了应用。