太阳总辐照度(TSI)空间长期监测对于气象分析具有重要意义。为了提高我国空间太阳总辐照度的测量精度和覆盖率，设计了一种星载高精度长寿命太阳跟踪系统，实现XX-3(03)星辐射计跟踪太阳测量。这是我国首次在卫星上搭载独立二维跟踪机构实现太阳总辐照度跟踪式测量。论文主要包括下面内容:　　 利用辐射计长期测量稳定度0.02％指标推导出跟踪系统的跟踪精度指标为±0.1°。为了满足跟踪精度要求，首次在跟踪系统中集成了数字太阳敏感器(DSS)，太阳矢量和程序计算三种太阳方位指向方式。在DSS故障时，利用卫星太阳矢量或者程序计算获取精确的太阳方位角，保证跟踪系统正常跟踪太阳，提高了跟踪系统可靠性。理论分析了DSS和程序计算指向方式跟踪时的精度均满足跟踪系统±0.1°精度要求。　　 跟踪角度制约着跟踪系统的结构设计和辐射计特性。基于轨道系中太阳矢量变化规律的仿真和空间坐标变换，提出了一种空间跟踪角度分析方法，确定了俯仰跟踪角度80°～140°，偏航跟踪角度-37°～-17°，该角度使辐射计的每轨有效测量时间从7分钟增加到了16分钟，测量次数从1次增加到了4次。　　 跟踪系统5年设计寿命是国内外同类星载设备中最长的。为了提高跟踪系统可靠性，设计了DSS、太阳矢量和程序计算三种太阳方位指向方式，编码器、霍尔元件和计算步数三种位置反馈方式，零点和终点位置双霍尔元件定位方式。硬件电路中，选用双绕组电机，电机的驱动电路、驱动电源和电机电流采集等关键电路采用备份冗余设计。软件中设计了每轨出阴影FPGA自动重新加载功能提高抗单粒子翻转能力。　　 为了控制太阳跟踪过程，设计了完善的DSP主控软件，实现了上电轴承是否卡死、电机是否转动、定位是否正常的自动判断和系统断电重启后的自动寻零。为了监控跟踪系统的运行状态，基于卫星内部遥测、外部遥测和遥感包资源，软件设计了完善的监控功能，实现了各部件在轨运行状态的自动监控。为了应对在轨跟踪故障，软件设计了7种跟踪模式，分析了每种模式的触发条件和控制方法，保证了太阳跟踪的可靠性。　　 最后，通过室内DSS定点跟踪实验、DSS变速跟踪试验、太阳矢量仿真跟踪试验，室外DSS辐照度标定试验和室外太阳跟踪实验，对跟踪系统的功能和性能进行了测试。大量实验数据分析结果表明:跟踪系统的跟踪精度满足±0.1°指标要求。