从控制的角度综述了多功能、高质量成像需求下，超稳定、超精确、超敏捷高分辨率光学遥感卫星精密敏捷控制的关键技术和研究进展。以卫星成像与姿态控制系统性能的关系为基础，从姿态机动能力与多功能成像、姿态确定精度与成像质量和姿态控制精度与成像质量三个方面论述了精密敏捷控制技术对光学遥感卫星成像的重要性。在此基础上，结合光学遥感卫星姿态控制系统的组成及原理，分析了影响姿态控制精度和姿态机动能力的主要因素，对高精度姿态确定、精密姿态控制和敏捷姿态控制三个关键技术方向进行了讨论和总结。最后，综合当前技术的发展趋势，围绕一体化成像控制的设计思想展望了精密敏捷控制技术未来的发展趋势，为实现高分辨率光学遥感卫星多功能、高质量成像控制提供了理论依据和工程参考。

本文重点研究相机口径、大气湍流强度和卫星轨高对高分辨率遥感卫星定位精度的影响。首先，基于Kolmogorov湍流理论建立对地观测大气湍流模型和湍流模拟方法；然后，仿真分析了相机口径、卫星轨道高度和大气相干长度对卫星定位精度的影响规律，推导出湍流波前倾斜与相机口径、卫星轨道高度和大气相干长度的普适公式；最后，基于该普适公式，得出卫星对地观测时抖动量的理论计算公式。本论文的研究可为后续高分辨率遥感卫星的设计、分析和评估提供大气湍流影响的理论依据。

遥感卫星结构在轨服役期间易受空间极端温度变化与微重力环境影响容易产生热应变，严重影响探测精度，而现有方法难以实现热应变在轨监测。针对这一问题，提出具有温度解耦功能的热应变光纤光栅监测方法。采用数值模拟方法开展结构热应变计算分析，得到结构整体和局部热加载下温度场和应变场分布特征及变化规律。设计构建热应变光纤监测试验系统，对卫星天线结构模拟试件进行热加载光纤测量试验，测试分析热应变光纤监测精度，验证了方法的有效性。研究结果表明，在−120~120 ℃温度变化范围，利用光纤布拉格光栅传感器和温度解耦方法监测温度和热应变的相对误差分别为1.02%和2.45%；在30~100 ℃局部热加载作用下，结构温度场和应变场的重构误差分别为3.24%和6.61%。该方法在卫星结构在轨监测领域中具有良好的应用价值与前景。

针对20 kg级微纳光学遥感卫星微型化视频相机要求，详述了其光机系统的设计、装调和试验，以及所使用的集成优化设计技术。该相机采用卡塞格林结合校正镜的光学系统，包括两个反射镜和一个校正镜组，为了获得最优的力热稳定性，反射镜采用了碳化硅材料。首先，基于20 kg级微纳视频卫星的任务及总体设计，提出了其所搭载的视频相机的指标要求；然后，分别介绍了该视频相机光学和光机结构系统；为了进一步提高轻量化率，在满足光学性能要求的同时，利用光机集成优化方法进行了轻量化设计，优化后光机系统质量仅3.03 kg，整机质量仅4.76 kg，一阶基频120 Hz以上；最后，开展了系统装调和地面力学摸底试验，试验结果表明其动力学性能和稳定性良好。

为有效评估集热塔散射辐射对敦煌场区光环境的影响程度，本文采用Monte Carlo三维辐射传输模型模拟与CE318多通道光度计等高线实测分析相结合的定量分析方法，以解决散射辐射交融于背景辐射中难以定量评估的问题。通过使用新型的ASC200云量自动观测仪，提高晴空辩识精度。通过开发CE318四象限定位修正算法，有效提高观测数据质量。2020年1~3月收集到的有效数据显示除了550 nm通道，集热塔未对天空漫射辐射产生明显影响。对于500 nm通道，在有效数据对应的观测几何下（距离0.87~3.07 km，观测天顶角为77.30°~51.32°），集热塔吸热器对天空漫射辐射的影响不超过0.93%。与模型模拟结果相结合进行分析，得出如下结论：当距离电站2 km时大电站散射辐射带来的天空漫射辐射相对变化<1.62%；当与电站距离≥3 km时相对变化<0.93%。本项研究成果对利用敦煌场开展遥感定量化应用、准确评估发电站引进的不确定度因素具有积极意义。

共轴三反光学系统是空间光学遥感器常用的设计形式，以“高分一号”遥感卫星高分辨率相机装调为例，对共轴三反系统计算机辅助装调技术进行了研究。提出以主镜光轴为装调基准，通过调整三镜控制系统视场和调整次镜控制系统像差的装调方法，分析了次镜和三镜的失调量与Zernike系数变化关系，由光学设计软件求得系统灵敏度矩阵，用于指导系统装调工作，提高了装调精度，缩短了装调周期。测试结果表明：光学系统各视场Zernike系数优于0.05λ，系统波相差RMS值优于0.06λ，系统通过在轨成像测试，图像清晰，层次丰富。