针对目前航天光学相机在轨定标方法存在更新周期长、时效性不强的问题, 提出一种将光学自准直原理应用到星上监测的实时在轨定标方法.在卫星载荷系统内部加装准直光源、呈影面阵CCD和棱镜等器件, 将相机焦距、光轴夹角等参数的变化转化为光斑影像的变化, 提取并处理光斑影像位置的变化量, 求解出线阵相机参数的变化量, 实现快速、高效的在轨监测.通过搭建实验平台验证了本文方法的可行性, 俯仰和横滚方向参数的监测精度小于1″, 测量误差优于0.1″.

含有阶梯微反射镜和片状分束器的时空联合调制型傅里叶变换成像光谱仪的前置成像系统不仅要满足与阶梯微反射镜参数相匹配，还需具有实入瞳和像方远心的特性。为此，研究了将普通红外物镜转变为具有实入瞳的像方远心结构的方法。同时，研究了片状分束器和补偿板所带来的离轴像差，并提出了采用柱面和泽尼克面相结合的矫正方法以提高成像质量。设计出满足光谱范围3~5 μm、F 数为4、有效焦距为400 mm、视场为4.58°的整个波段全视场范围内无渐晕的红外光学系统。仿真结果表明：前置成像系统的成像质量接近衍射极限，最大全视场均方根光斑直径为5.9 μm。这种设计方法可以用于大孔径时空联合调制型傅里叶变换成像光谱仪前置成像系统设计。