數字經濟和區塊鏈技術：是國內最早從事區塊鏈技術的研究學者之壹，提出並發展了智能合約工程（SCE）、法律代碼科技、驗證即服務（VaaS）等理論方法，在數字經濟與區塊鏈結合、數字經濟園區規劃和咨詢、區塊鏈數字治理、區塊鏈可擴展性、多鏈互聯和區塊鏈形式化驗證技術等方面具有深入研究和專利性成果。主持研發了北航區塊鏈（TrustChain）系列產品，包括了自主知識產權的各形態區塊鏈系統、瀏覽器、監控器、部署工具和區塊鏈大數據管理系統（OpenData）。
分布式並行計算和網絡：長期從事復雜計算環境下的集群計算系統、高性能計算、航空航天電子總線，以及天地壹體化網絡信息技術研究等，提出和研究了基於狼群的可重組多集群計算理論並應用於實踐,研發了多個應用軟件系統。
形式化設計與驗證方法：與法國圖盧茲計算機研究所（IRIT）和法國自動化所（INRIA）密切合作，創建中法形式化方法聯合研究實驗室，研究基於模型驅動的形式化設計與驗證方法，提出基於AADL和同步語言Signal的多項創新擴展技術，研發了多個模型轉換、驗證和自動代碼生成工具。
近年來在國內外重要學術期刊會議上發表SCI/EI檢索等論文60余篇，主編《網絡計算新技術》（416頁，科學出版社2001年出版），合作完成國家級“十壹五”規劃權威教材《分布式計算系統導論》（490余頁，清華大學出版社2014年出版,獲校2016年教材壹等獎，已被十余所重點大學教材采用）。先後主持和參與多項國家自然基金、國家重點研發項目、863重大項目、軍口863項目、國家核高基項目、航空航天基金，以及多項航空航天領域重要工程項目。獲得國家發明專利和軟著等30余項，2015年獲航空基金五年成就獎，2018年牽頭“天地壹體化信息系統設計驗證與仿真”獲產學研學會二等創新成果獎。