2021年9月我国成功发射的高分五号 02 星［GF-5(02)] 上搭载有多角度偏振成像仪 (DPC) 和高精度偏振扫描仪 (POSP), 组成了“偏振交火”观测方案。为评价GF-5(02)卫星DPC传感器的在轨辐射性能, 基于2022年1月DPC和POSP观测数据, 采用海洋瑞利散射和“偏振交火”交叉定标两种方法, 实现了DPC在轨绝对辐射定标和视场内相对辐射一致性检验。结果表明, DPC/GF-5(02)在轨后的绝对辐射和相对辐射响应较发射前的实验室定标结果均未发生明显改变, 在轨前后各波段绝对辐射系数差异均小于5.3%, 视场内相对辐射响应变化均小于2%。其中, 443 nm波段瑞利散射和“偏振交火”交叉两种方法获得的绝对辐射定标系数一致性较高, 偏差约为2%；而490 nm和670 nm波段两方法定标结果偏差较大, 偏差分别为7.4%和7.7%。整体上, DPC/GF-5(02) 在轨后的辐射稳定性优于DPC/GF-5。

单粒子锁定效应容易引起星载遥感仪器产生故障。针对空间高能粒子辐射环境诱发的偏振遥感相机性能退化问题，利用高能重离子和皮秒脉冲激光对星载偏振成像仪选用的模拟前端信号处理器开展了试验研究，获得了此类器件的单粒子锁定特点，为工程设计及试验评估提供了参考。试验结果显示：偏振成像仪选用的模拟前端信号处理器对重离子诱发的单粒子锁定比较敏感，单粒子锁定LET阈值处于4.4~13.4 MeV·cm²·mg⁻¹之间。针对模拟前端芯片LET阈值偏低的问题，提出了一种模拟供电端和数字供电端串联大功率防闩锁限流电阻和在轨定时开关机的设计方法。试验结果表明，该方法可有效避免器件单粒子锁定造成的器件过流烧毁及仪器失效等故障。研究结果可为星载偏振相机用模拟前端信号处理器抗辐射加固设计和单粒子地面模拟实验方法的建立提供技术基础与保障。

依据云偏振辐射传输仿真结果，选取具有偏振虹特性的水云作为实验目标，对关键偏振参量的空间环境适应性进行检验。针对偏振成像仪宽幅成像特点，通过云相态识别大面积水云，使用水云不同检偏方向的测量数据，根据仪器偏振辐射模型，对相对透过率、起偏度参量进行检验。计算结果表明：相对透过率变化小于0.2%，光学镜头起偏度变化小于0.01，仪器状态稳定，同时验证了偏振成像仪通过云偏振特性对云相态的辨识能力。检验方法及结果可为偏振成像仪在轨检测、定标提供依据，为使用多角度偏振数据的云反演应用提供参考。

设计了基于单像元辐射响应模型的相对辐射校正方法和流程。依据信号还原入射光的反演顺序，分析非均匀性干扰信息，依次对探测器、空间杂散光、起偏度和光学系统相对透过率进行校正。在轨测试期间，设计了基于沙漠场反射率法的多角度观测数据快速检验方法，满足了大视场偏振成像仪的相对辐射性能检测需求。实验数据表明，单点相对辐射响应差异均小于4%，相对辐射校正方法合理有效。相对辐射校正和在轨快速检验的方法为相关大视场偏振成像仪的研制和在轨辐射定标提供了参考。

像面非均匀性与镜头、探测器组件、空间杂散光、温漂等多种因素相关，单一方法无法有效区分误差源，需逐一校正，针对偏振成像仪通过积分时间调整的在轨工作模式，研究基于多参量校正补偿的探测器非均匀性校正方法.通过探测器综合测试设备，获取温度、暗电流、曝光时间、光谱响应率等敏感因素数据，经过暗电流、帧转移效应、温度补偿和环境参量的校正，对探测器非均匀性进行多点法校正，消除了像面低频不均衡响应差异和邻域高频差异.实验表明，95%满阱单帧数据像元响应不一致性由1.141%降至0.513%，校正后数据噪声表现为散粒噪声，校正后有良好的动态范围调节能力和线性度，基于多参量的非均匀性校正方法为仪器的定标校正和在轨快速计算提供了数据支撑，为后续偏振遥感仪器提供有效参考.

高精度的图像配准是保证多角度偏振成像仪在轨数据有效性的关键.介绍了多角度偏振成像仪基于光楔的偏振图像配准方法和基于地球参考网格的多角度、多光谱图像配准方法.系统地分析了影响多角度偏振成像仪多角度、多光谱图像配准性能的误差，并提出通过相对几何定标提高多角度、多光谱图像配准性能.对比误差校正前后多角度偏振成像仪的多角度、多光谱图像配准性能，证明所提方法有效地提高了多角度、多光谱图像配准精度.多角度偏振成像仪在轨多角度、多光谱和偏振图像配准精度分别优于0.26 pixel、0.14 pixel和0.1 pixel.