载荷管理单元作为卫星与载荷的测量控制管理单元,负责配合卫星对载荷进行测试及控制,通过平台接收地面控制指令,并实现具体任务的执行,其本质是一种以处理器为核心的控制系统。本文通过分析当前卫星载荷设备的信息处理和实时测控能力需求,并面向未来载荷应用的信息处理新需求,研制一种新型的卫星载荷管理单元,该工作具有明确的现实意义和实用价值。首先,通过对国内外载荷管理单元设计和开发方法现状的研究分析,结合国内现阶段的技术设计和开发能力,提出了载荷管理单元的总体方案。系统以DSP与FPGA为核心控制系统,以满足载荷信息处理的计算能力需求;采用模块化设计,将核心功能划分八个模块以方便系统的扩展;利用CAN总线和RS-485总线的多总线互联,实现八个核心功能模块的数据交互,以及载荷管理单元与空间飞行器的信息交互;同时,为确保功能可扩展,采用可扩展的硬连接模块式架构结构设计。在系统硬件结构设计的基础上,还重点针对现实应用环境对载荷管理单元的工作状态的特殊需求,开展了应急工作模式设计工作并通过状态迁移设计,解决了载荷任务不可逆运行状态的控制等实际工程应用问题。其次在方案设计的基础上,分别对系统的八个核心功能模块,包括:电源变换模块、控制处理模块、遥测采集模块、外部总线模块、配电控制模块、火工管理模块、射频检测模块,以及内部总线模块,进行了详细硬件设计,并对可靠性工程中的关键环节进行了描述。在软件部分,在对DSP应用层软件功能需求进行分析的基础上,提出了软件的总体方案并基于TI公司的集成开发工具C5000 Code Composer Studio完成软件具体设计。软件架构上采用模块化方式,在工作模式上采用了指令序列顺序执行并辅以中断响应的工作模式,以保证大量接口外设响应的及时性。最后,利用地面测试设备对本文研制的卫星载荷管理单元系统进行了测试验证,测试和验证结果表明:一体化卫星载荷管理单元的功能、性能指标均满足设计要求。目前已经完成实际在轨飞行。