主要针对星载多路短波红外探测器的温度要求设计了高精度在轨温度控制系统。首先,在对工作温度控制需求进行分析的基础上, 提出了该系统短波红外探测器的温度高稳定性要求;其次设计了高稳定性温度采集电路、低噪声热控驱动电路,并且在FPGA芯片 上基于开关控制算法,产生了脉宽调制信号;然后利用该脉宽调制信号控制热电制冷器的驱动电流,实现了在资源有限的条件下, 温度控制高稳定度的要求。最终性能测试的结果表明,温控精度可以达到±0.1°,满足该多路短波红外探测系统星载工作温度稳定性要求。

相对辐射校正是实现多角度偏振探测仪全视场高精度辐射定标的关键技术之一。提出了一种高精度自动化的相对辐射校正方法, 采用15×15个分视场扫描测量的方式,通过高精度大型二维转台和大口径积分球参考光源实现全视场的辐射响应测量; 模拟在轨工作模式,规范了数据采集流程,编写数据采集软件实现了辐射响应图像数据获取;设计数据图像拼接算法和相关 的数据处理方法,完成了相对辐射校正的数据处理和精度分析。数据比对分析和精度分析结果表明相对辐射校正精度在0.5%～0.8%之内。

通道式遥感器的偏振测量核心部件通常是相似的, 即不同偏振解析方向的检偏器组合进行探测。同一系统中不同偏振解析方向之间的相对角度误差成为影响偏振遥感探测精度的重要因素之一。文中对该相对角度误差的影响以及提高测量精度的方法进行了研究。首先, 分析了相对角度误差对偏振测量精度的影响; 其次, 对测量过程中存在的误差源进行了仿真分析及实验对比分析, 根据该设计具体的实验参数和实验方法, 验证仿真结果的正确性; 最后, 通过通道式遥感器偏振实测结果验证其测量的可靠性。系统偏振度测量值与可调偏振度光源输出的偏振度参考值比对, 最大平均偏差为0.735 3%; 与CE318测量比对的最大平均偏差为0.036。实验结果满足实际使用的偏振测量精度要求, 说明偏振解析方向测量方法选择合理, 可以为偏振遥感器的装调和高精度定标提供参考。

为保证大气同步校正仪的偏振测量精度, 在研制的过程中需要对滤光片进行检测和筛选。设计了校正仪的偏振测量模型和滤光片的筛选条件, 分析了影响校正仪的偏振度测量精度的主要因素。以490 nm通道为例, 采用滤光片的光谱透射率和典型目标的光谱辐亮度数据, 分析了偏振通道间的相对透射率和带外响应相对于总响应的比值随目标光谱辐亮度形状的变化情况, 并对滤光片进行了筛选, 对校正仪进行了偏振度测量精度的验证。结果表明, 在大气目标偏振度0~0.4范围内、在偏振通道间的相对透射率的相对变化和带外响应的相对变化对偏振度产生的变化均不大于0.4%且二者合成不确定度应小于0.5%的筛选条件下, 可保证校正仪的偏振度测量精度。选用最佳效果筛选滤光片的校正仪的测量不确定度明显小于未经筛选滤光片的校正仪的测量不确定度, 证明了筛选方法的有效性。

介绍了多光谱分孔径同时探测系统的偏振定标方法。根据探测系统的特点，分析引起探测系统偏振效应的主要因素，包括偏振片消光比、装配误差导致的检偏器透过轴角度偏差和绝对光谱响应度；推导带有偏振片消光比、角度偏差和绝对光谱响应度的系统探测矩阵；设计具体实验，并求解系统探测矩阵中的未知定标数据；利用偏振度可调的光源对偏振定标方法及定标数据进行验证。结果表明，使用490，670，870，1610 nm波段，在输入偏振光的偏振度为20%时，测得偏振度的偏差分别为0.74%，0.01%，0.80%，0.59%，满足探测系统对实际偏振测量精度指标的要求。所提出的偏振定标方法有效可行，为该探测系统的实际应用提供了基础。

为了高效、快速的实现微结构三维可视化,对基于像散原理并行共聚焦光学系统中探测曲线过零点灵敏度的影响因素进行了研究。从几何光学的角度,建立探测曲线过零点的灵敏度与柱面镜组参数之间的关系,然后利用Zemax对结论进行仿真,其结果提供了获得最佳柱面镜参数及其设计方法。同时,为了进一步提高探测曲线灵敏度,对已有的四象限法进行改进,提出了去对角四象限法,并在MatLab中对两种方法做了比较,其仿真结果证明去对角四象限法可以有效地提高探测曲线过零点的灵敏度。