为了适应空间技术的发展,满足复杂航天器的数据处理需求,CCSDS于1986年开发了高级在轨系统(AOS)。AOS以标准化的方式进行数据处理与交换,能够在空间链路中双向传输音频、视频、科学实验等多种不同类型的数据。目前,AOS在航空航天技术领域中的作用越来越突出。AOS的核心技术之一是虚拟信道调度策略。合理的调度算法是保证AOS能够高效、有序的在同一物理信道上传输多种不同类型数据的关键。本文重点对AOS中虚拟信道调度算法进行研究,主要内容包括:首先,对广义虚拟信道调度中的帧生成算法进行研究。分析了等时帧生成算法中成帧等待时间与MPDU复用效率的关系,以及高效率帧生成算法的帧生成时间均值。针对等时帧生成算法和高效率帧生成算法存在的缺点与不足,本文提出一种自适应帧生成算法,并推导出该算法的帧生成时间均值和MPDU复用效率的计算公式。该算法不但能克服高效率帧生成算法中可能出现的大时延问题,并且比传统的等时帧生成算法具有更高的信息传输速率。接着,对狭义虚拟信道调度中的经典虚拟信道调度算法进行研究。通过建立虚拟信道调度的仿真模型,对经典虚拟信道调度算法进行仿真实验,根据仿真结果得到了各经典调度算法的优缺点和适用条件;并通过严格的理论分析和仿真实验,首次推导出静态优先级调度算法下优先级最高的虚拟信道在各个调度时刻占用物理信道的概率和丢包概率的计算公式,从而能够为工程实现提供参考。最后,对载人航天器AOS系统中的虚拟信道动态调度算法进行研究。对传统的虚拟信道动态调度算法进行了分析,并在其基础上进行改进,提出一种基于帧的紧迫度的AOS虚拟信道动态调度算法。该算法不仅考虑了虚拟信道中帧已经等待的时间,也考虑了调度模块中各虚拟信道中帧所允许的最大时延。通过建立虚拟信道动态调度的仿真模型,对该算法和传统算法进行仿真比较,仿真结果表明本文所提出的新算法的性能明显优于传统的虚拟信道动态调度算法。