随着航天技术的不断发展,卫星在越来越广泛的范围内得到应用,其在轨数量也越来越多,卫星在轨测试的便利性和响应速度面临新的挑战,即传统卫星在轨测试采用的卫星下传遥测数据、地面判断处理与上注异常处理指令的模式需要大量的人工干预,并且受到在非测控区不可下传遥测数据限制,难以满足卫星测试时效性的要求。针对此问题,本文设计一套星载测试单机的数据采集及处理系统,实现对星上总线数据的非侵入式在轨采集、存储和处理,对卫星的在轨运行状态进行实时监测,以便对卫星进行管理控制,对预防卫星致命故障的发生和保障卫星在轨安全运行有着重要意义。首先,本文在充分调研和分析国内外卫星测试发展和研究现状的基础上,提出系统总体方案设计,即将系统划分为数据采集、数据存储和信息处理单元,基于设计方案进行了固件与软件的设计开发并进行了系统测试。具体内容如下:数据采集单元利用Flash FPGA的高并行性设计多路CAN总线、RS-422总线以及SPI总线接口,完成对星上总线数据的非侵入式采集;利用数据存储单元32GB的大容量存储空间,实现对采集到的星上数据或处理后的数据进行存储;信息处理单元基于Zynq SoC系列芯片实现适用于空间环境的高性能计算系统架构,此架构支持含有标准AXI-Stream接口的硬件加速引擎IP核;设计并实现了低速与高速信息传输通道完成板间数据传输,其传输速率分别可达100Mbps和800Mbps。基于Zynq SoC实现嵌入式软件开发,其主要包括驱动层、操作系统层和应用层。基于嵌入式Linux操作系统完成对数据采集、存储以及硬件加速层算法处理等过程的调度和管理,进而对采集到的星上数据进行综合管理。最后,搭建系统测试环境,以星载计算机为数据源对本系统进行测试验证,实验结果表明本文设计的数据采集及处理系统满足星载测试单机的数据采集及信息处理系统规定的各项技术指标,达到星载测试单机的数据采集及处理系统的设计要求。