多要素空间环境监测载荷是载人航天活动中重要的一个分系统,它不仅可以保障航天器的正常运行和宇航员的生命安全;也可以为空间环境风险评估系统提供核心探测数据,形成空间环境危害预警预报能力。载人空间站空间环境监测载荷从粒子辐射、太阳活动状态和大气密度3方面对其空间环境进行监测。它由1台粒子通量与太阳活动探测器,和2台大气密度多向探测器组成,实现了高能质子、重离子、高能电子、太阳X射线和轨道大气密度等空间环境核心要素的综合监测。本课题根据载人空间站载荷的数传功能测试需求,开展了数传模拟设备系统的研究和设计,用于实现载荷子系统单机及单机间的数传功能测试,和载荷子系统的数传功能测试。本文通过对载荷测试需求和系统设计需求进行分析,以FPGA为主控芯片,设计了2个1553B接口和4路全双工RS422接口,并通过USB2.0接口与上位机进行通信。2个1553B接口可实时接收粒子通量与太阳活动探测器的下发数据,并通过USB总线发送到上位机;上位机应用程序对接收数据实时存储、解析和显示,并通过1553B总线向载荷发送指令/广播信息。4路RS422接口可实时接收2台大气密度多向探测器的下发数据,并通过USB总线发送到上位机;上位机应用程序实时接收数据,并向2台大气密度多向探测器发送指令数据。本文的主要创新点是:解决了多类型数据接口复合设计和实现的问题;主要难点是:系统复杂度高,工作量大。整个系统包括硬件设计、下位机软件设计、驱动程序设计、C++程序设计和Lab VIEW程序设计。在系统设计完成后,通过各模块单独测试和联调测试,对系统进行了功能和性能测试。最后将系统应用到载荷中,与载荷探测器进行了应用测试,测试结果表明系统满足设计要求。本系统为载荷研制、测试、定标和试验过程中的数据传输和指令上行提供有效支持。同时,系统设计中所涉及的设计思想和设计方法,也可以为将来其它数传模拟设备系统的设计和研制提供参考和借鉴意义。