高级在轨系统(AOS)是空间数据系统咨询委员会(CCSDS)面向载人飞船和空间站等复杂任务航天器的提出的一种先进的空间数据通信系统体制标准,能很好地满足航天器空-地或空-空的测控与通信数据及其它有效载荷数据的处理与管理,已逐渐被各航天技术发达国家所采用。本文论述了AOS标准的国内外研究与应用现状,在深入分析研究AOS相关CCSDS标准建议的基础上,详细讨论了AOS的特点、分层模型、主要业务类型、数据单元格式和数据处理的过程与规则;设计拟定了AOS演示验证系统的功能结构和实现方案,设计完成了分别运行于Linux和Windows环境的演示验证系统发送端信道合路器和各业务链路控制器等功能模块,实现了虚拟信道存取(VCA)、包装、包、位流等AOS业务数据发送处理功能的演示验证。信道合路器以我国自主知识产权高性能嵌入式微处理器“方舟GT2000”及为核心的Draco开发板为运行平台,以往届同学设计的“PCI总线同步与信道编码数据收发卡”为底层通信接口,通过以太网口作为上层接口接收各链路控制器或业务用户的虚拟信道数据。文中详细论述了裁剪定制内核和根文件系统,在Draco开发板嵌入Linux操作系统并实现自主加载驱动程序和应用程序,以及实现虚拟信道数据合路与调度的信道合路器软件的设计思想和过程,同时也介绍了“PCI总线同步与信道编码数据收发卡”Linux驱动程序的设计过程。链路控制器采用Socket和多线程技术在Visual C++环境下开发和运行,实现了包、位流、包装和VCA等典型AOS业务数据的处理过程。论文介绍了业务链路控制器的设计开发思路、方法和过程,编写了发送端业务模拟测试程序以模拟生成各种AOS业务数据用于软件的调试与测试。