空间科学仪器广泛使用基于四象限光电探测器的太阳导行镜指向跟踪系统来实现对日精确指向控制。为满足对日指向高精度高稳定性需求，提出面向空间应用的四象限光电探测器筛选方法，研制针对四象限光电探测器的筛选系统。通过对比筛选试验前后四象限探测器的暗电流、响应度及象限响应度均匀性等参数变化，依据判别准则分析探测器的空间环境适应性，剔除可能存在的早期失效或性能差异变化较大的探测器。试验结果表明：研制的筛选系统具有高准确度，系统前端等效输入电流噪声为 0.58 fArms，通过筛选试验后依据评估标准最终优选的四象限光电探测器各通道暗电流绝对值最大值为 6.08 pA，各通道的响应度变化最大值为 0.716%，各象限响应度非一致性筛选前后变化最大值为 1.24%。最终将该四象限探测器应用至太阳导行镜指向跟踪系统上，满足航天环境条件的使用要求。该筛选装置及筛选方法可实现对面向空间应用的四象限光电探测器的筛选，且对其他光电器件筛选具有借鉴意义。

为实现极光光谱中远紫外波段N₂ LBH(140~180 nm)辐射成像探测的需求,采用远紫外光子计数成像探测器对其进行探测。探测器主要由CsI光电阴极、V形叠加微通道板堆、感应式楔条形位敏阳极等构成。首先构建远紫外波段辐射定标测量装置,其主要由真空室、真空位移台、标准传递探测器、远紫外掠入射单色仪、真空紫外光源、信号处理地检设备等组成;然后测试探测器的量子效率、分辨率、暗噪声、极限计数率等;最后分析测试数据。实测结果表明,探测器在工作波段的量子效率最高可达12.9%,空间分辨率为88.3 μm,暗计数率为0.87 counts/(s·cm ²),探测器系统计数率有效测试范围为0~350000 counts/s,能够满足探测极光的N₂ LBH辐射成像需求。

为了让空间相机在适合的温度条件下工作，提出一种基于温度水平的主动热控系统。首先，分析相机达到温度平衡的条件，确定主动热控策略；其次，介绍热控系统的构成及工作原理；然后，将相机图像质量无本质影响作为条件，确定主动热控策略中的各项控温指标；最后，确定温度控制算法。相机在轨工作的实验结果表明：依据主动热控策略，系统能够控制相机温度达到平衡，主镜组件与基准温度的温差不大于1 ℃，主镜组件的周向温差不大于1 ℃，主镜与次镜组件的温差不大于2 ℃，主镜与三镜组件的温差不大于5 ℃，温度控制结果满足主动热控策略中的各项控温指标要求，满足相机工作时对温度的要求。

光子计数成像探测器作为探测微弱光的重要手段, 由微通道板, 解码阳极以及后续的读出电路组成, 其中解码阳极的性能直接影响着探测器的成像质量。 作为一种电荷分割型阳极, Vernier阳极利用周期性的正弦电极区域替代了楔条形阳极(WSA)的线性电极, 可获得高的成像分辨率和大的电极活动区域。 根据Vernier阳极的设计原理对Vernier阳极进行了仿真和设计, 首先, 介绍了矢量形式的阳极解码, 确定了阳极设计参量为阳极周期长度, 电极振幅及电极波长; 其次, 分析了各阳极设计参量对探测器成像的影响, 利用Labview软件分别模拟了电子云, Vernier阳极板以及其相互作用成像情况, 确定了Vernier阳极周期长度与粗调波长之间的关系以及设计参数一定时, 成像达到最佳的电子云大小, 依照模拟结果和实际的加工条件, 设计和制备了周期为891 μm, 绝缘沟道为25 μm, 振幅为50 μm, 粗调数为5的九路Vernier阳极。

为了对卫星载荷广角极光成像仪下传的大量遥感数据进行采集并实时解析成像, 设计实现了广角极光成像仪图像采集与快显多功能监测系统。根据系统工程需求分析, 利用数据采集卡接收来自RS-422接口的遥感数据, 在VC++平台上开发上位机软件, 应用多线程与定时器联合编程实现并行的数据采集、数据解析、图像处理及快速显示, 并实现了光子计数率显示、像素点亮度值显示、图像亮度值调节、生成原始数据曲线、图像回放、图像局部放大等多种功能。通过系统与广角极光成像仪的联合测试, 实验结果表明: 该系统能够正确接收遥感数据, 准确解析辅助参数及多模式下的图像数据并快速显示成像, 多种功能执行正确且运行稳定。系统能实时、准确地反映仪器状态及性能, 是广角极光成像仪研发各阶段不可或缺的一部分。

为了对月基极紫外相机输出的科学数据进行采集, 将其生成图像并实时显示, 设计了月基极紫外相机图像采集与实时显示系统。该系统选用XILINX公司的Virtex II系列FPGA作为图像采集和处理以及控制中心, 完成科学数据接收、图像数据生成和存储以及USB接口控制功能,利用RS-422接口实现与极紫外相机的通讯功能, 利用LVDS接口接收相机发送的科学数据。输出的图像数据通过USB总线传输到上位机, 由上位机形成图像并实时显示。该系统与极紫外相机进行了联合成像实验, 实验结果证明, 本系统在光子计数率为66 kcps的情况下, 能够正确地采集科学数据将其转换为图像数据并实现实时显示功能。

讨论了软件测试中常用的两因素组合覆盖测试方法。针对该方法求解困难, 并考虑系统中各种因素以及因素间的制约关系对解空间树法生成测试数据产生的影响, 提出了采用基于智能规划的解空间树法来生成测试数据。该方法将所有的可用测试数据生成为一棵解空间树, 通过搜索找到一条从根节点到叶节点的路径即一条测试数据。实验结果表明, 该方法可以更好地生成覆盖面大且规模较小的测试用例集, 实现对测试参数的两因素组合覆盖, 从而解决了传统解空间树法由于不考虑参数间的制约关系而无法求得最简测试数据集或得到的数据集不完全的问题。将该数据生成方法应用于空间相机软件测试中提高了生成有效测试用例的效率和准确度, 对测试起到了很好的指导作用。

提出一种用于紫外临边成像光谱仪模数分离成像电路的系统设计方案, 该方案避免了CCD模拟输出信号的板间传输和数字信号对模拟信号的干扰, 使CCD信号处理电路的噪声水平达到了模拟前端数据手册中给出的2 LSB的性能指标。考虑CCD57-10 BI AIMO没有抗溢出结构, 在饱和之前会发生电荷溢出现象, 提出了临界溢出电子数的概念以取代饱和电子数, 并通过增加转移时钟电压以加深势阱深度的方法, 将临界溢出电子数从3.0×104提高到了6.0×104, 保证了探测器可正确探测设计范围内的强光信号。为了实现更短的曝光时间以增加动态范围, 在时序设计中引入了多次电荷倾倒的思想, 在不降低探测器动态范围的前提下, 将最短曝光时间由163 ms降低到了19 ms, 实现了105系统动态范围的设计指标。

根据大视场短波红外成像光谱仪的要求，考虑到市售探测器的限制，提出了视场分离的方法，分析了视场分离方法的原理.利用此方法设计了一个星载大视场短波红外成像光谱仪光学系统，该系统由11.42°远心离轴三反消像散前置望远系统和2个Offner凸面光栅光谱成像系统组成，运用光学设计软件CODE V和ZEMAX对成像光谱仪光学系统进行了光线追迹和优化，并对设计结果进行了分析，分析结果表明，光学系统在各个谱段的光学传递函数均达到0.7以上，完全满足设计指标要求.