随着航天技术的不断发展,空间任务的日趋多样化,具有低成本、功能密度高、研制周期短、搭载发射方式灵活等特点的微纳卫星已成为航天领域的新热点。作为微纳卫星的控制中心,对星务计算机系统的可靠性提出了更高的要求,利用容错方式有效提高星务计算机的可靠性成为当前航天领域研究的重点和热点。论文在深入分析和研究国内外卫星星务计算机系统架构设计方法的基础上,结合微纳卫星的特点,提出了一种适用于微小卫星的基于三模冗余的高可靠性星务计算机容错系统架构。该系统采用硬件表决方式,采用三个相互独立运行的同构单机,在设置的表决点上进行数据表决输出;表决器通过硬件描述语言在FPGA上综合实现,实现了任务同步、数据表决、接口扩展、故障检测等功能。在硬件容错设计的基础上,为提高单机之间数据传输的可靠性,系统首先设计了基于CSP协议的高效、高可靠的多总线结构;其次,采用NVP技术和恢复块技术对部分程序进行容错处理;然后,采用EDAC技术、刷新机制和数据备份手段分别对不同类型的存储设备的数据存储进行容错处理;最后,对故障进行分类,并提出了针对不同故障类型的恢复方法。最后,论文设计制作了三模冗余容错的星务计算机原理样机,对论文设计的系统进行了分析与验证。通过可靠性理论分析和原理样机可靠性测试实验,结果表明论文提出的高可靠性星务计算机容错结构能够显著提高星务计算机的可靠性。