为解决大部分设备无法单独获取全天空云底高度的问题，基于中国气象局大气探测基地可见光/红外天空成像仪和毫米波云雷达2019年6月的灰度值与云底高度数据，利用辐射传输模式计算地面8～14 μm波段向下红外辐射随天顶角的变化关系，并根据红外波段测得的天顶云底灰度值与非天顶位置的天顶角余弦灰度值之间的线性关系，从而反演得到全天空云底高度。结果表明：(1) 相比于全天无云的情形，在一天的相同时间时，全天有云时的天顶灰度值较高。(2) 当云底高度为2000 m以上且云层较厚时，云底高与红外模块所测灰度值的相关性明显好于云层较薄的低云。(3) 2019年8月12日的个例验证结果显示，反演云高与通过云雷达测得的实际云高相关系数为0.956，而与取天顶附近约30°天顶角得到的云高相关系数为0.9508。

针对全天时星敏感器视场选通成像系统的应用需求，设计了一种基于静电驱动的单元尺寸为4 mm、开口面积占空比为90%、响应时间为25 ms、单元数为7×7的微开关阵列。考虑到微开关阵列体硅加工工艺中材料的特性，首先确定电极宽度、支撑梁宽度和支撑梁厚度等参数，再根据微开关单元结构的数学模型对支撑梁数目及长度进行理论分析，优化设计了微开关阵列主要结构参数。利用电磁场仿真软件和有限元仿真软件对微开关单元的驱动特性进行仿真分析，结果表明，仿真计算的微开关单元驱动电压为106.4 V时可以开启微开关单元，与理论计算结果114 V基本吻合，验证了微开关阵列设计参数的可行性。此外，利用杂光分析软件对微开关阵列引入系统内的杂散光进行仿真分析，结果表明，微开关阵列的表面反射率对系统杂散光的影响较小，即使80%的表面反射率也不会明显增加视场选通成像系统的杂散光。该研究为视场选通成像系统的微开关阵列提供了一种有效的设计方案，推动了视场选通成像系统的实际应用。

为满足高动态星模拟器的使用要求，设计了一套适用于DMD的投影光学系统和照明光学系统。投影系统采用二次成像方式，解决了大视场长出瞳距情况下长后工作距和系统像差校正难的问题，采用复眼透镜阵列设计了相应的照明系统，利用全反射棱镜实现照明系统和投影系统的同向排列。设计结果表明：系统出瞳为60 mm，视场为28.6°，畸变小于0.045%，80%的能量集中在直径为8 μm的圆内，照明系统的照明均匀度大于94%，满足设计指标要求，适用于大视场长出瞳距DMD型动态星模拟器的光学系统。