通过分析某大面阵红外探测器的响应特性，发现了由于相机自身特性引发的不同区域的响应非线性问题。传统的两点校正法或非线性曲线拟合办法对该大面阵探测器校正后，校正残差和目视效果都比较差。本文根据探测器的非线性响应特性，将整个面阵分成了 8个区域分别进行非线性拟合校正，然后校正各个区域的偏置系数，最后利用改进的 BP神经网络非均匀性校正算法处理区域划分引发的不均匀问题。校正后的各个黑体温度图像的残余非均匀性在千分之一量级，空间噪声也已经十分接近或者小于时间噪声；局部残余非均匀性达到 0.002以下，空间噪声明显小于时间噪声。

为实现大气痕量气体的临边和天底超光谱探测, 利用时间调制型傅里叶变换光谱仪获取光谱信息, 其干涉仪控制系统中光程扫描速度稳定度≥99.5%。针对光程扫描行程长, 扫描速度稳定性要求高, 设计平动式光程扫描的干涉仪控制系统, 并给出扫描实现原理图。由于控制系统存在摩擦力、振动等干扰导致扫描速度波动, 理论分析其对干涉信号强度和反演光谱的影响。鉴于角镜扫描运动和扰动具有周期性特点, 提出插入式重复控制器来抑制周期性干扰, 改善动镜运动速度的匀速性。对控制策略进行MATLAB数值仿真和实验验证, 实验结果表明: 当角镜以10.625 mm/s运动时, 插入式重复控制器可逐周期地改善角镜运动稳定度, 最终位移误差为±0.000 25 mm, 速度误差为±0.000 4 mm/s; 满足速度稳定度≥99.5%的要求。

海表红外辐射及其变化是进行全天时海事活动(如水下目标运动特性)监测的重要因素，随着应用的深入，对探测灵敏度需求越来越高。提出了一种高灵敏度海洋热红外遥感技术，引入综合时间噪声和空间噪声影响的时空NETD指标进行性能评价。通过像素级数字积分探测技术，提高系统的电荷处理能力，使时间NETD提高到毫开量级; 通过基于场景的自适应非均匀性校正技术，抑制非均匀性对辐射分辨率的衰减，使残余空间噪声接近或小于时间噪声水平。基于成像全链路信噪比模型进行仿真分析，最终实现了时空NETD优于10mK，为海表红外辐射及其变化的高灵敏度探测提供可靠遥感图像。

为实现更高灵敏度红外探测能力，分析了电荷处理能力与探测灵敏度之间的关系，提出了像素级数字积分探测技术。通过对红外成像链路中各噪声源的分析，建立了基于像素级数字积分探测技术的红外系统信噪比模型，并结合应用实例完成了系统关键指标参数的设计和噪声等效温差模型的仿真。仿真结果表明，像素级数字积分探测技术能够突破传统探测技术电荷处理量只有几十或几百兆电子的约束，实现千兆电子量级电荷处理能力和毫开级高灵敏度的红外系统性能。