南极冰盖下存在着尘封千万年的液态湖水,其独特的存在方式对科学研究具有重要的地质学、生物学、气候学价值。目前各国科学家纷纷致力于研究南极冰下湖无污染取样技术,由于钻探技术的限制以及对冰下湖特殊环境的保护,如何实现无污染取样已成为一个国际性难题。本文结合课题的研究背景和意义,设计了一套基于固态调功器独立加热控制的冰盖热熔钻机测控系统,配合加热钻头、科学载荷平台、内嵌式绞车系统等组成一套完整的钻具,用于南极冰下湖探测。其中,电力传输及电源变换系统负责将冰面电力传输至钻具中,随钻嵌入式测控系统负责钻具传感器数据采集与模块控制,冰面上位机软件负责显示钻具状态以及下发控制指令,三个部分相互配合,完成设计目标。本文详细描述了系统设计方案,通过理论计算确定使用交流800V电源进行电力传输,为了实现钻头及侧壁的独立加热调节,自行研制固态调功器。随钻嵌入式测控系统包括主控制板电路以及各种分布式传感器系统组成的从机电路,从机和主机之间使用RS485总线进行通讯。为了适应南极特殊的环境,自行研制了传感器,并对其关键技术进行阐述。主控系统程序使用了u C/OS-Ⅲ操作系统来提升处理能力和响应速度;提出一种新颖的传感器采集程序流程,改善数据接收处理方法,使传感器响应速度大大提升。通过实验室内调试分别验证了各模块的功能,组装成为完整的测控系统后进行了模拟测试。随后前往试验场进行联调联试,验证了固态调功器梯度加热功能、科学载荷平台控制、绞车单元控制功能,随后组装成为完整钻具进行模拟钻进实验。通过一系列的实验与联调联试,证明该测控系统能够顺利完成既定任务,验证了测控系统功能完整性,实现了测控系统设计需求。