为了研究航空低温温度对自准直检焦系统的影响，从而指导实际检焦系统的设计及修正，本文根据自准直检焦及几何光学原理，分析了单点成像、条纹成像及有无像散条件下，成像位置、成 像宽度与接收的光强度差之间的相互关系，并给出了相关理论公式。结合实际的相机工况，对光学系统进行了相应的仿真，仿真结果显示，仿真双波峰电压值为1.4 V和0.47 V，与实际的检焦双波 峰电压值1.38 V和0.56 V基本一致。根据结果进行了温控和柔性支撑，从而使检焦正常，提高了自准直检焦系统的温度适应性。本研究对系统的温度适应性具有指导作用。

随着光学测量与遥感领域的不断发展, 折反式光学系统对重量、体积和环境适应性等需求不断提高。基于增材制造技术的金属反射镜以其便于实现优化设计、快速制造和加工工艺性好等优点, 逐渐获得国内外学者的关注与研究。与传统金属反射镜相比, 增材制造金属反射镜可以提高反射镜的结构刚度, 同时可实现更高程度的轻量化。增材制造反射镜可以满足光学系统对环境适应性和快速性的需求。本文首先讨论了金属反射镜的评价指标; 其次, 综述了国内外在基于增材制造技术制备金属反射镜领域的发展现状和技术参数, 从增材制造金属反射镜的基体设计与制备和基体的后处理2个方面展开论述; 然后, 通过分析, 总结了增材制造金属反射镜的技术路线和关键技术; 最后, 对增材制造反射镜的应用前景提出了展望。

随着科学技术的进步，航空相机向着高分辨率、大视场方向发展，现有单片CCD 不能满足大视场的要求，高精度、多自由度的CCD拼接技术已成为当前发展的迫切需求。通过对比现有拼接技术的优劣，提出了一种新的大面阵CCD多自由度机械交错拼接技术，采用三点凸轮式多自由度拼接机构，取代传统修磨垫片方式，拼接时可在线实时调整。对拼接精度进行分析，结果表明，该方法的搭接误差＜2 μm，共面误差＜4 μm，满足航空相机大视场和高分辨率要求；对拼接结构进行模态仿真分析与模态测试实验，拼接机构一阶谐振频率大于390 Hz，满足使用要求。

为确保工作在高空复杂环境下的光学遥感器获得高分辨率、高质量的目标图像，对透射式高空光学遥感器的热控制技术进行了研究。分析了光学遥感器的结构特点及航摄时的外界热环境，建立了光学遥感器的热交换模型，详细计算了传导换热、对流换热系数、气动热等热边界条件。针对该光学遥感器的热控指标，详细阐述了热设计方案。利用IDEAS-TMG软件进行了瞬态热仿真分析，并进行了热平衡试验和热光学试验。分析与试验结果表明，在模拟的高空低温低压环境下，2 h内透镜组温度水平为20 ℃±1.5 ℃，轴向温差不大于3.1 ℃，径向温差不大于1.9 ℃，CCD组件温度范围为20 ℃～29.4 ℃，均满足热控指标要求；照相分辨率为51.5 lp/mm，满足设计指标要求。分析与试验结果证实了设计方案的合理性与有效性。该研究方法和技术路线可为其他高空光学遥感器热控设计提供一定的参考。

为了保证空间相机电控机箱在轨运行期间的工作温度满足使用要求，根据电控机箱的结构特点和导热路径，对电控机箱内部大功耗电子元器件进行了详细热控设计，解决了某些电子元器件发热量大、导热路径较长的问题。以某个典型元器件为例，进行了散热效果估算。最后应用有限元分析软件IDEAS-TMG建立了详细的电控机箱热分析有限元模型，根据电控机箱所处温度边界条件进行了稳态仿真分析，给出了电控机箱整体的热响应性能、印制线路板(PCB)及板上大功耗电子元器件的稳态温度分布云图，结果显示，PCB的温度为40.6～51.1 ℃，板上大功耗电子元器件的结温为46.3～62.5 ℃，均满足热控设计的指标要求。热分析结果表明电控机箱热设计合理可行，能够满足使用要求。

为满足单个或一批次测绘相机的标定，提出了一种利用已知坐标值的星点对测绘相机进行标定的方法。介绍了该方法的原理以及计算步骤，给出了实验过程。该方法建立在小孔成像的基础上，通过各个坐标系的相互转换，建立起星点坐标和像素坐标之间的联系，以此求解相机内方位元素。与基于平行光管和精密转台的精密测角法相比，该方法不需要昂贵的实验设备，且简化了标定步骤。最后，对标定精度进行了分析，讨论了噪声扰动和已知内方位元素误差对标定结果的影响。分析结果表明，采用该标定方法，相机的主点精度优于3 μm(1/3 pixel)，主距精度优于7 μm(小于1 pixel)，满足标定精度要求。