随着卫星任务趋于多样化、复杂化,星载综合电子系统开始向多任务调度、高速计算、大数据高速传输与大容量存储等方向发展。传统的航天级处理器已经难以满足当前需求,采用工业级元器件搭载操作系统成为发展的必然趋势。但是工业级元器件不具备抗辐射能力,在复杂的太空环境中易受高能辐射粒子影响发生故障,因此采用容错技术提升基于工业级元器件星载综合电子系统的可靠性成为当前研究的热门方向之一。本文结合国外内微小卫星综合电子系统容错技术发展趋势,针对ZHX卫星项目需求从系统容错架构设计、基于操作系统的星载可靠性加载设计以及系统级冗余备份管理方案三方面开展了星载综合电子系统容错技术研究。本文主要贡献如下:一、针对ZHX项目支持操作系统、在轨智能计算、在轨可更换升级等功能需求,设计了综合电子系统双机异构备份冗余架构,通过高低速数据总线分离提升数据传输有效性,并针对重要数据进行点对点通信备份,提升了整系统的数据传输容错能力。二、针对基于操作系统的星载可靠性加载需求,提出了三种基于三模冗余可靠性的加载方式,从加载效率、资源消耗、可移植性以及可靠性等方面对加载过程进行分析与研究,并完成了基于操作系统的星载可靠性加载模块设计与FPGA代码实现。三、针对双机异构备份冗余架构下多处理器竞争式机制,提出了父级仲裁式与同级自主式两种冗余管理方式,解决了温备份下管理权冲突问题,实现平稳可靠交接,并进一步设计实现了主从机切换流程与主从系统间系统信息同步机制,提升了双机异构备份冗余架构设计下的系统可靠性。综上所述,本文所设计的综合电子系统架构采用搭载操作系统的ARM处理器与智能计算单元的硬件架构,并采用可靠性加载设计与冗余管理方案加固,因此具有高性能、高可靠性等优点,满足ZHX卫星综合电子系统设计需求。所提出的系统架构、星载可靠性加载方式及系统级冗余备份管理方案的设计思路具有通用性,功能模块具备可移植性,可以在其他卫星系统中得到应用。