针对单层卫星网络抗毁能力差、处理时延高以及三层卫星网络管理复杂、链路冗余度高等问题，分别采用Walker星座和极轨星座对MEO和LEO卫星进行了组网分析和星座设计，提出了一种双层混合卫星网络优化设计方案；同时，针对传统卫星覆盖性能指标不能统一评价不同构型卫星星座的问题，提出了一种基于层次分析法模型的不同构型卫星星座统一评估模型。仿真结果表明，所提出的方案不仅能够很好地提升对中国区域的覆盖率，而且可以有效地降低平均间隙时长和平均响应时间，从而满足对中国地区全天时覆盖的总体设计要求。