卫星在轨运行过程中，受空间环境影响，难以保证其在轨运行时不发生故障。通过卫星在轨测试，可对卫星在轨运行状态进行监测，从而对卫星进行管理控制，保证卫星的正常工作。传统的卫星在轨测试主要依靠卫星下传遥测数据，操作人员在地面进行全天候限度检查和趋势分析完成。但如今随着卫星应用多样化，以及其功能复杂化，传统的卫星在轨测试已逐步成为卫星系统健康管理的一部分。然而，受遥测通道资源有限、遥测采样率低、非测控区不可下传遥测数据等因素限制，卫星健康管理对遥测数据遥测量大、参数类型多、变化复杂、时效性高的数据需求已无法被满足。针对此问题，课题研制一种卫星在轨嵌入式测试单机，实现对卫星测试数据进行在轨全周期实时监测，为星上健康管理系统提供硬件平台。单机可扩展、可裁剪、可配置，对于不同型号的卫星，能够根据具体需求，在此硬件平台上进行快速二次开发，实现特定的卫星健康管理系统，对保障卫星在轨安全稳定运行有着重要意义。
　　本文在充分调研卫星系统健康管理的发展与现状的基础上，结合卫星星务系统的结构，研制一种卫星在轨嵌入式测试单机。具体研究内容如下，该单机采用模块化思想，将单机分为数据采集单元、信息处理单元和数据存储单元三功能单元，单机性能可通过对模块单元的数量选择进行扩展、裁剪。三种功能单元通过单机内部1.25Gbps的串行RapidIO接口和100Mbps的MLVDS并行传输总线互联，实现数据采集能力、计算能力和存储能力的灵活扩展，完成系统构建。为了实时获取星上传感器数据等重要参数，实现从星上数据总线或星务计算机重要参数的采集，设计数据采集单元；为实现对卫星健康管理提供充分的硬件支撑，采用基于ZynqSoC的ARM+FPGA架构，构建具有高性能异构体系的信息处理单元；为存储原始数据或诊断结果，在星地链路连通时下传地面或为信息处理单元进行系统健康管理时提供数据支撑，在数据存储单元内，构建大容量存储空间。
　　最后，通过模拟星上数据通路，对所设计单机的低速总线、高速总线的传输性能进行了测试；通过在信息处理单元内部构建ZynqSoCFPGA部分与外部存储器DDR之间的数据通路，对构建定制计算引擎的可行性进行验证；通过对数据存储单元存储器件进行大量数据的读写，对单机的存储性能进行验证。测试结果表明，课题研制的卫星在轨嵌入式测试单机满足技术指标，可为星上健康管理系统的实现提供有效的硬件支撑。