我国科学家提出的新一代正负电子对撞机——超级陶粲装置（Super Tau Charm Facility,STCF）于2018年启动了项目的预研工作,目前正在开展概念性设计。该装置将为探索宇宙中正反物质的不对称性（CP破缺）、深入研究强子内部结构及非微扰强相互作用本质、寻找奇异物质和超越标准模型的新物理现象等前沿重大课题提供关键平台。超级陶粲装置的对撞质心能量为2—7 GeV,设计亮度大于0.5×1035 cm-2s-1,比BEPC Ⅱ提升了两个量级。主漂移室（Main Drift Chamber,MDC）作为STCF探测谱仪的外径迹探测器,其任务是和内径迹探测器一起完成对带电粒子径迹的测量,并且为触发系统提供带电粒子的信息。超级陶粲装置在质心能量为4 GeV处达到峰值亮度,最大事例率为400 kHz,高亮度为探测器谱仪触发系统的设计带来了高本底下误触发率上升和高事例率下的事例数据增加两个问题。面对复杂的本底环境时,触发系统若能够获得主漂移室带电粒子的径迹参数,则可以通过将径迹与其他子探测器击中更加精准的匹配抑制本底,降低误触发率。触发系统从前端电子学中读取数据的范围由探测器读出时间和触发信号的定时精度共同决定,在一级触发中重建事例起始时间可以减小触发读出范围从而压缩事例数据。MDC子触发在一级触发中的任务包括寻迹,在r-φ平面重建径迹以及重建粒子击中时间辅助事例起始时间的重建。高事例率下探测器数据读出带宽增加,而前端电子学缓存容量有限,STCF项目组希望将MDC子触发延迟控制在1μs以内。在1 μs延迟内完成包括带电粒子寻迹,r-φ平面的径迹重建和主漂移室粒子击中时间重建在内的复杂触发功能为STCF MDC子触发算法设计和触发逻辑实现带来了巨大挑战。本论文的研究内容如下:（1）基于两级模式匹配的径迹重建算法:通过调研目前运行中的高亮度对撞机实验,适用于STCF MDC子触发的实时径迹重建算法主要有模式匹配和霍夫变换两种算法。相较于霍夫变换,模式匹配的优点是计算复杂度低,利于减小触发延迟,且MDC对称性很好,有利于减少模式匹配逻辑所需的硬件存储。针对现有模式匹配算法重建横动量精度较低的问题,本文提出了两级模式匹配的寻迹与横动量重建方案,第一级模式匹配使用颗粒度较大的模式库进行寻迹,第二级模式匹配使用颗粒度较小的模式库进行横动量重建,在达到横动重建量精度要求的同时,保持了模式匹配算法低复杂度的优点。（2）主漂移室粒子击中时间重建算法:参考同类实验事例起始时间离线重建算法,本文提出了结合重建得到的径迹参数计算粒子击中时间的方案。利用带电粒子在r-φ平面的径迹参数,将径迹的一小段近似为直线,计算得到MDC部分击中的漂移距离。通过二次函数拟合漂移时间与漂移距离的关系,计算各漂移单元击中的漂移时间,从而得到粒子击中漂移室的时间。为达到触发系统低延迟的目标,FPGA加速逻辑采用了多种方法来降低电路延迟。在计算方位角和漂移距离的逻辑中,本文工作使用二次多项式分段内插近似在保证精度的前提下降低了三角函数和除法运算所需要的延迟。粒子击中时间重建中需要计算序列的中位数,逻辑中使用了双调排序网络对排序算法进行加速。完成上述算法的Python程序和FPGA逻辑设计之后,本文使用蒙特卡洛模拟产生的物理事例对它们进行了检验。结果表明重建方位角精度满足径迹与量能器簇团的匹配;对于横动量大于180 MeV的粒子,重建粒子击中时间精度好于7 ns。FPGA逻辑的处理结果与Python程序结果符合,满足MDC子触发的各项性能需求。通过静态时序分析和在开发板上的实测,触发逻辑能够在周期为3 ns的系统时钟下运行,其中径迹重建逻辑延迟为339 ns,时间重建逻辑延迟为207 ns,达到了触发延迟小于1 μs的目标。本工作针对STCF触发系统高亮度环境下减小误触发率、压缩事例数据的需求,研究并设计了 MDC径迹触发算法及FPGA加速逻辑,为触发系统后续工程设计打下了技术基础。