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对于较小型的低轨卫星通信系统，如果像对大型系统一样在全球范围内分配一个单独使用的频段，会让频谱使用效率大减。可以利用认知无线电技术为这类系统提供灵活可用的频段。在认知无线电中，认知接入技术被设计用来实现本系统与其它系统主用户或干扰之间的共存，帮助认知通信设备更高效地接入频谱并与其它认知通信设备共享频谱。该技术主要应用于频谱切换和系统兼容两类场景中。由于在低轨卫星上实现认知接入与在地面上存在很大的不同，因此这里对认知接入的研究将仅针对低轨卫星通信系统的上行链路。此外，由于低轨卫星上行链路及小型终端的特点，这里将主要研究卫星对地面干扰的躲避及相应的频谱信道占用问题。在小型低轨卫星通信系统中，由于每个用户终端在一天内可以与卫星建立连接的次数和时间都非常有限，在本系统中需要将频谱切换次数尽可能降低。因此，这里可以基于时隙对频谱切换过程进行建模，通过主动频谱切换机制保持通信系统的持续认知接入。另一方面，低轨卫星上行链路中干扰的变化由多种因素综合而成，很难通过建立单一数学模型对全球范围内的干扰做出预测。对于上述问题，目前在卫星通信或认知无线电等研究领域内都没有专门的研究。本文将分以下四部分详细介绍对低轨卫星上行链路认知接入的研究成果。 为了在低轨卫星有限星上资源的限制下建立数据库并利用全球干扰历史数据完成干扰预测，这里首先设计了一种星地协同的认知接入机制以及相应的干扰预测算法。 为了避免在星地协同系统中对星地链路压力较大以及系统可靠性较低的缺点，这里同样设计了一种可以在低轨卫星星上独立运行的认知接入机制。该机制可以进一步减少对星上存储、计算能力的压力。利用该机制可以在不借助于地面处理的情况下，有效利用全球干扰历史数据完成干扰预测。 以上研究都基于地面干扰源来自普通通信设备的假设。针对地面同样存在认知通信设备的情况，这里设计了一种低轨卫星与地面认知无线电网络间的频谱共享机制。利用该机制，卫星与地面设备不需要第三方协调即能很快得到最优的频谱复用策略并完成认知接入。 最后，本文还将介绍低轨卫星上行链路认知接入的最新工程进展。通过大量工作，我们已经完成了一个星地协同认知接入子系统与低轨卫星通信大系统之间的联调。验证了低轨卫星星上频谱感知，以及地面控制认知接入和星上自主认知接入两个主要认知接入流程。此外，为了在地面仿真环境中更全面有效地验证认知接入系统的性能，这里还设计并实现了一个可编程干扰生成平台。