卫星通信具有覆盖范围广、通信容量大、传输质量好、组网方便迅速、便于实现全球无缝链接等众多优点，是实现通信全球化和个人化的重要手段，由此，20世纪以来它的发展一直受到极大的关注。近年来微小卫星越来越受到人们的关注，对比于大卫星来说，其具有传播时延短、发射功率低等特点，多颗微小卫星编队组网逐渐成为人们在卫星通信系统中的热点研究对象。本文来源于国家自然科学基金项目“基于大规模编队飞行微小卫星群的空间传感器网络组网机理研究（NSFC：60902014）”，主要针对皮卫星硬件系统的改进进行了研究。首先，介绍了国内外LEO编队微小卫星星间通信系统的发展和研究现状，研究了卫星编队技术，设计了一个FLOWER圆形编队网络拓扑模型其带有中心节点和一个三角形网络拓扑模型，并且用STK软件对着两种星座进行了仿真，得到了星间链路最大和最小距离以及卫星对地面的覆盖特性等数据。其次，针对目前的皮卫星技术的发展，以及皮卫星空间飞行任务的需求，分析了基于FPGA的可重构硬件结构的基本技术，设计了一个皮卫星星上数据载荷部分的硬件电路。此部分系统包括数据存储系统、时钟单元、无线传输单元、数据处理传输所用的电源系统、视频采集系统等，同时其中给出了芯片选择的依据。然后，根据皮卫星编队组网工作原理，提出将分布式计算技术应用到空间皮卫星网络中，这样整个网络就可以协同工作实现一个大卫星的功能。以分布式图像压缩为例，设计了一种基于LBT变换的适用于传感器网络的分布式图像压缩算法，同时验证了分布式处理技术优于集中处理技术。最后，针对皮卫星这种微小卫星寿命短、完成任务即报废的缺点，提出将可重构计算技术应用到皮卫星的硬件系统中，给出了可重构技术的发展过程及其硬件基础。采用Bitstream技术基于Xilinx Virtex-Ⅱ Pro平台进行了动态可重构的仿真实验，试验中给出了采用JBits技术实现动态可重构的具体设计方法，最终验证了采用可重构技术可以很大程度的改善皮卫星硬件资源的重复利用，以及采用这种方法可以加快硬件的处理速度。