随着空间探索的不断深入,空间任务日趋多样化,具有成本低、功能密度高、研制周期短、发射方式灵活等特点的立方体卫星已成为当前航天领域的热点。立方体卫星低功耗、高密度集成、任务多样等特点,对作为立方体卫星综合电子系统核心的星务计算机提出了更高的要求。星务计算机保证可靠性的同时需要简化硬件设计,增强星上软件的功能和适应性,满足立方体卫星空间任务多样性需求。本文提出的星上软件在线重构系统通过星务计算机系统在线重新配置来满足卫星多样化的任务需求和空间组网的需求,不仅能提高立方体卫星的可靠性,而且能实现功能升级。论文在调研和深入分析国内外星上软件在线重构技术的基础上,综合考虑星上软件加载方式、启动方式和处理器工作特性,设计了基于ARM的单处理器星上软件在线重构系统架构,完成了嵌入式操作系统和启动程序BootLoader的方案设计。在星上软件在线重构系统架构设计基础上,针对系统重构的关键技术进行了深入研究。主要包括:(1)研究并设计了基于ARM的星务计算机硬件架构、总线接口及存储架构;(2)完成了适应在线重构的星务计算机存储空间分配技术,在具备系统软件冗余备份的同时,实现了多版本星上软件的切换;(3)根据所选的处理器和操作系统特性,基于链接脚本设计了可重构星上软件生成方法,并实现了在线重构BootLoader程序。为实现星地间星上软件可靠、有序地传输,论文基于CSP协议设计了应用于星上软件在线重构系统的通信协议,实现了在线重构的数据帧传输算法和应答体系。为验证本文设计的星上软件在线重构技术的可行性,在实验室环境下搭建了星上软件在线重构系统测试平台。通过实验分析,验证了本文所提的星上软件在线重构系统方案的可行性。