地面网络与云计算协同所构成的“云-管-端”架构,在过去这些年取得了巨大的成功,极大地推动了社会的发展与进步。然而,随着近些年,人工智能、物联网、虚拟/增强现实等技术的迅速发展,涌现了大量分布或活动范围广、时延和可靠性性能要求高的新兴业务,如智能交通、工业物联网、应急救援、智能战场等,传统的以地面网络和云计算为核心的“云-管-端”架构由于其有限的覆盖范围、较高的传输时延、中心式的工作方式,导致无法满足这些新兴业务的需求,严重阻碍了这些新兴业务的发展。因此,本文提出了面向空天信息网络的泛在多源协同计算架构,通过充分利用空天信息网络中泛在的计算、通信与存储资源,提供低时延、高可靠、全覆盖、高机动性的泛在计算服务,有效地弥补“云-管-端”架构的不足。接着,考虑到目前关于低时延高可靠业务保障机制的研究多集中在优化通信资源的各个协议层,有着其本身的局限性的同时也并不适用于所提出的面向空天信息网络的泛在多源协同计算架构,因此,本文提出统筹利用空天信息网络的泛在计算、通信和存储资源来协同保障低时延高可靠业务。具体而言,本文的主要研究内容如下:(1)针对“云-管-端”架构无法为分布或活动范围广、时延和可靠性性能要求高的新兴业务提供有效支撑的问题,提出了面向空天信息网络的泛在多源协同计算的概念,详细介绍了面向空天信息网络的泛在多源协同计算的架构设计,阐述了所提架构的优势,并指出了实现泛在多源协同计算的关键技术。(2)由于目前关于低时延高可靠业务保障机制的研究多集中在优化通信资源的各个协议层,既有着其性能上的局限性,也不适用于所构建的面向空天信息网络的泛在多源协同计算体系,因此,本文提出了面向低时延高可靠业务的计算与通信资源协同优化方案,联合考虑了空天信息网络中通信与计算资源的约束及可靠性,并设计了一种基于雅可比型交替方向乘子法的低复杂度的分布式任务分配算法,并做了大量实验验证了所提方案的有效性。(3)考虑到低时延高可靠业务存在流行度导向的重复业务请求,以及空天信息网络中泛在的存储资源,提出了面向低时延高可靠业务的计算、通信与存储资源协同优化方案,并针对所构建的任务分配与缓存决策问题设计了基于混合二进制粒子群算法的低复杂度的求解算法,仿真结果表明,联合优化计算、通信与存储资源可以比仅联合优化计算与通信资源进一步提升业务的时延与可靠性性能。