在空间环境探测中,需要及时高效地采集、存储和处理空间环境探测仪器所获得的科学数据,以便于进一步开展科学研究。COTS(Commercial-Off- The-Shelf)意为商业现货,它在性能指标上能够满足空间探测仪器的需求,同时比宇航级和军品级器件成本低且易获得。将COTS器件应用于快速响应航天器的空间环境探测仪器能够大大降低其研制成本、缩短研制周期,同时能满足探测性能的需求。本文面向快速响应空间环境探测技术的发展需求,以基于USB2.0接口和可编程逻辑FPGA的空间环境探测数据采集系统的设计为研究内容。结合USB2.0总线作为快速响应航天器系统总线的巨大潜力,探讨利用Actel Fusion系列混合信号FPGA以及Cypress公司的EZ-USB FX2系列芯片设计数据采集系统的方法和技术。全文共分四章,依次为引言、USB总线和FPGA技术、数据采集系统方案设计、总结和展望。第一章主要介绍了空间探测环境、空间探测技术及其采集系统的发展,分析了空间环境粒子辐射效应对空间探测仪器的影响和空间探测仪器可靠性设计的重要性。第二章在介绍USB总线和FPGA技术的基础上,根据快速响应的需求选择了FPGA和USB接口芯片,并对提高COTS器件可靠性进行了讨论,对FPGA器件进行了测试。第三章按照系统设计的思路和顺序对基于USB和FPGA的数据采集系统的设计进行了论述,此过程包括系统需求分析、总体方案设计、硬件设计、软件设计。总体系统方案设计是在分析了应用于快速响应航天器数据采集系统设计需求的基础上,提出了系统设计性能指标。硬件设计部分主要是FPGA模块设计以及USB模块设计。软件设计部分用于实现FPGA、USB以及计算机之间的通信,USB接口固件和驱动程序。第四章总结了本文的工作,系统所达到的技术指标。并之处工作中的不足之处,提出了下一步的工作。