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。

针对传统帧模式星敏感器在高动态（≥3°/s）下星点质心提取精度低或提取失败的问题，提出一种基于事件的高动态星敏感器星点提取方法。该方法基于事件相机低延迟、高时间分辨率的特性，解决了高动态条件下的运动模糊问题。首先，提出基于时空密度的噪声去除方法，针对事件流进行降噪处理，平均去噪精度在0.85以上，提高了事件信噪比。其次，提出基于均值漂移的星点定位方法，计算星点事件簇的中心作为星点质心。最后，通过不同条件下的仿真实验，验证了所提去噪方法的有效性和鲁棒性，且角速度达到20°/s时，仍可完成星点提取，角速度在3°/s~10°/s时，平均质心误差小于0.04 pixel，角速度达到15°/s时，平均质心误差小于0.1 pixel。

为了提高高动态环境下星敏感器的质心提取精度，提出了一种基于自适应滤波的在轨校正方法。该方法能够适应角速度变化的星敏感器，自适应的调整校正矩阵。使用提出的基于时空相关性的噪声估计滤波器跟随星点窗口实时更新校正矩阵，对星点准确校正。与传统地面校正方法相比，本文方法不仅减少了成本，且实时更新校正矩阵，校正更加可靠。通过实验验证了所提算法在高动态下对星敏感器校正的有效性，与现有只能低速星敏感器（≤0.1°/s）的在轨校正方法相比，本文方法能适应更大范围的角速度（0~3°/s），准确的校正高动态星敏感器，提高质心提取精度，对提高星敏感器的动态性能具有指导意义。

针对卷帘曝光模式星敏感器动态星点成像形状畸变和成像位置误差导致的导航星点定位精度降低、测姿误差增大的问题，提出了一种基于时域约束的导航星点校正方法。基于卷帘曝光的时间异步性特点，结合基于卡尔曼滤波的导航星点位置和帧间速度最优估计，将时域中不同时刻的导航星点校正到相同时刻，从而有效地解决星点畸变与位置偏移问题。展开了不同条件下的仿真实验，实验结果表明：当星敏感器角速度在0~3°/s动态范围内，校正后星对距离精度高于0.1 pixels，姿态角精度高于10″。

为了提高等效温度、等效面积的稳定性和分辨率，提出一种基于点目标特征参数提取的红外多光谱设计方法。首先，通过多光谱设计准则模拟仿真了多波段的抗误差能力，确定了光谱设计的影响因素。然后，根据红外辐射测量系统噪声分析，确定了光电导中波和长波探测器都达到最佳工作性能的条件。最后，根据波段信噪比估计和红外大气窗口确定了光谱的具体分布。性能分析结果表明，设计的光谱能在目标各种变化的情况下，使中波和长波协同工作，大大提高了等效温度、等效面积的稳定性和分辨率。

针对应用常规红外图像非均匀性校正方法在变积分时间时，图像灰度值会发生改变的现象，提出了一种适应积分时间调整的红外图像非均匀性校正方法.该方法将不同积分时间、不同温度的黑体定标数据和对应的理论红外辐射量整合为一个整体数据库，借助神经网络损失函数和误差反向传递机制，对模型中的校正系数进行学习.训练得到的校正网络能在红外相机积分时间实时调整过程中，保证图像均匀地稳定输出，对后端红外图像处理有着重要意义，并验证训练该网络不需要大量定标数据.而针对红外探测器响应漂移的现象，则提出了在线修正校正系数的方法以有效应对.