针对卫星发射前在轨数据缺乏导致的无法进行成像质量评估、链路分析及几何处理算法验证等问题，提出了一种基于光线追迹的长线列摆扫式热像仪在轨几何成像仿真方法。首先根据光学系统结构及成像特点，构建了长线列摆扫式热像仪严格几何定位模型；然后，基于姿轨仿真数据、DOM和DEM辅助数据，通过光线追迹及重投影算法实现了像元视矢量的空间投影及成像仿真；最后，提出了基于“广义”修正矩阵的几何检校方法，通过修正定位模型提高了仿真影像定位精度。实验结果表明，该方法可实现长线列摆扫式热像仪任意轨道位置的几何成像仿真，检校后仿真影像定位精度优于2个像元。该研究为空间光学载荷在轨几何成像仿真提供了新思路，对成像链路误差源分析、几何定位及检校方法研究具有重要意义。

随着大规模线列探测器不断实现空间应用，具有大范围、高分辨率红外扫描探测与目标捕获能力的超长线列拼接探测器的应用需求变得越来越广泛。超长线列碲镉汞红外探测器组件的阵列规模及几何尺寸较大，导致探测器冷头结构的低温热失配问题被放大。为获得满足低温可靠性及严苛成像需求的冷头结构，开展了相关冷头结构设计优化方法研究以及获取实物的试验验证工作，并通过试验验证工作证明本研究采用的结构设计优化方法适用于复杂的大尺寸冷头结构设计。

热红外成像技术在对地观测及空天敏感目标探测等领域有着广阔的应用,常用的线阵探测器成像方式有短线列摆扫、长线列推扫两种,其幅宽与分辨率的比值通常小于3000。我国“地球大数据科学工程”专项提出基于遥感数据对人类活动痕迹及近海生态进行精细刻画的需求,并通过以热红外、微光为主的方式实现对城市热岛、人类经济活动及极地环境变化的短时相定量观测,其对热红外载荷空间分辨率和时间分辨率提出了更高的要求。针对以上需求,提出一种三谱段多模块拼接的长线列摆扫式热红外探测方式,在505 km轨道高度处实现了300 km幅宽、30 m分辨率(星下点)的宽幅高分辨对地成像。该载荷采用全光路低温光学系统以降低仪器自身热辐射,并在后透镜组与杜瓦中间、杜瓦内部均设置挡光环,进而提高系统视场外的消光能力,该研究可为全球精细遥感及高精度定量化应用提供技术参考。

随着航天技术对更大视场、更高分辨率的需求，线列红外探测器规模越来越大，传统的制冷机与红外探测器单点耦合方式，已经无法满足超长线列红外探测器芯片温度均匀性的要求。结合国内外多家研究单位的设计及试验情况，对各类柔性冷链进行了对比分析，从热学性能及力学性能出发，总结了各类柔性冷链设计的特点及其适用性。

为了实现大视场、高空间分辨率、高光谱分辨率的指标要求, 通常采用多模块拼接的技术方案, 实现超长线列的组件。通过两个热电致冷器的拼接实现120 mm长度的大冷面, 通过多个模块拼接实现4 000元长线列InGaAs短波红外探测器组件的封装。同时针对超长线列温度均匀性实现、拼接焦平面的共面性、拼接的工程可靠性开展研究, 通过热电致冷器的拼接、热分析、冷板材料的选择、零件公差控制及微调节等技术手段, 在工程上实现了超大冷面的温度均匀性控制在±0.4 ℃以内; 焦平面的共面性控制在±0.020 mm以内。封装的超长线列InGaAs短波红外组件通过了冲击和随机振动实验, 实验前后焦平面的共面性无明显变化, 实现了清晰的地面成像。

介绍了长线列扫描周视红外图像的多目标提取的研究背景和图像数据量大、背景复杂度高给目标提取带来的问题, 分析了与传统焦平面阵列输出红外图像的不同。根据长线列扫描周视红外图像的特点, 从长线列扫描周视红外图像的快速处理方法和多目标提取方法两个方面进行了归纳总结, 分析了不同处理方法中面临的问题和解决思路。最后总结长线列扫描周视红外图像的多目标提取技术的发展方向和趋势。

针对拼接型短/中波的超长线列焦平面探测器与直线脉管集成耦合的要求,分析了超长线列焦平面杜瓦封装的难点。通过对超长冷平台的温度均匀性、超长冷平台支撑结构、大体积组件杜瓦低热负载、超长线列杜瓦真空寿命等封装技术进行研究,提出了多点“S”型冷链结合导热层的三维热输出方法, 设计了“桥式”两基板的超长冷平台支撑结构, 解决了超长冷平台高温度均匀性、集成探测器后低应力及焦深控制、超长线列探测器杜瓦组件的环境适应性、低热负载和长真空寿命等关键技术, 成功研制超长线列双波段焦平面探测器制冷组件, 并通过一系列空间环境适应性试验验证, 试验前后组件性能未发生明显变化, 满足工程化应用的要求。

超长线列红外探测器杜瓦组件大多采用桥式结构力学支撑，利用多点柔性冷链实现冷平台温度均匀。杜瓦组件结构复杂，利用传统辐射热公式计算相对困难。本文针对两种结构的8000 元超长线列杜瓦组件，先用ANSYS 有限元模拟出两种杜瓦的温度场并提取出辐射热；然后设计实验测试杜瓦内12 个典型位置温度，验证了温度场准确性。同时基于材料的热导率和温度梯度计算热流，从而间接计算出辐射热。研究结果表明，有限元仿真辐射热与实验计算辐射热误差在2%左右。

针对长线列红外时间延迟积分(TDI, Time Delay Intergration)探测系统面临通道多、噪声大、体积大、质量重、功耗大等问题，提出了利用专用集成电路(ASIC, Application Specific Integrated Circuit)方法解决长线列红外TDI探测读出电路中面临的问题。通过实现由一款全定制ASIC芯片(8路红外信号调理芯片)和红外TDI探测器构建的红外探测扫描成像系统验证ASIC芯片可以解决长线列红外TDI探测系统中所面临的上述问题，整个系统噪声为1.42 mV，功耗为0.72 W。实现了读出电路的高集成化，减少设计复杂度和工作量，为微型化、小型化航天遥感卫星研发提供技术支持和实践基础。