近年来,立方星因具有标准化、成本低、研制周期短等特点,逐渐成为微小卫星领域的研究热点。立方星采用商用元器件进行系统设计,这给立方星星载计算机的设计工作带来了巨大挑战,不仅需要满足体积、质量和功耗等方面的指标,而且还要达到航天系统的高可靠性要求。本文充分调研了国内外立方星星载计算机的设计方法,在总结了各种容错技术的基础上,提出一种可实现故障重组的双机容错结构方案,该结构通过在通信总线上增加容错协议的方法,解决了双机结构中仲裁器失效导致系统故障的问题,并且能够有效控制双机切换时间。另外,本文利用商用元器件富余的高性能,提出通过软件实现信息容错和软件容错的方法对抗单粒子效应,以提高存储器数据和程序执行的可靠性。在存储器可靠性分析方面,考虑了单粒子翻转效应作用已发生错误位导致错误修复的情况,建立了更准确的模型。通过软硬件结合的分析方法,对故障重组容错结构的可靠性模型进行了仿真,并通过故障注入实验对原理样机进行了验证,结果表明该容错方法具有较大优势,可以极大地提高星载计算机的可靠性。本文提出的容错方法具有高集成度、高可靠性和低功耗的优点,满足立方星星载计算机的设计要求,所使用的方法具有灵活性和一般性,可以在其他卫星系统中得到应用。