静止轨道快速成像仪（GHI）是风云四号B星（FY-4B）的主要有效载荷之一。针对该仪器长波红外波段的大视场、高空间分辨率等特点，提出了相应的发射前辐射定标和表征方法。建立了一套定标系统装置，实现了长波红外波段的发射前辐射定标，定标不确定度优于0.67 K@300 K。测量并研究了长波红外波段的空间噪声特性。根据长波红外焦平面4个线阵的设计特点，提出了两种最佳成像探元选择方法，即基于信噪比最大化和响应信号固定图形噪声最小化的方法。测量并分析了这两种最佳成像探元组合线阵的温度探测灵敏度，均优于任务要求，平均水平达到了50~60 mK@300 K。评估了星上黑体参考标准的精度，星上黑体标称亮温比真实亮温偏低约0.42 K@300 K，该结果对黑体的在轨应用具有重要参考意义。

针对空间相机内部隔热板起到隔离入射太阳光影响相机内部光学结构的作用，其厚度较小，一般不采用额外的散热措施，入射太阳光能量作用其上会引起较大的温升，温度增加的不均匀会增加相机内部的红外杂散辐射，提出一套完整的隔热板厚度优化方法。在保证隔热板体积不变的前提下，利用仿生优化原理，根据隔热板各处的温度梯度差异调整隔热板的厚度。对优化出的隔热板厚度函数进行高斯滤波处理，使隔热板的厚度变化均匀，便于加工。通过对比优化前后的温度场与红外场，发现优化后最高温度降低了3.8℃，其3 μm ~5 μm，8 μm~12 μm波段的红外辐出度降低了15%，该优化方法可以作为内部杂散辐射的抑制手段与其他方法一起实施。

研究了午夜前后阳光照射对静止轨道三轴稳定对地观测光学系统的系统成像和系统热稳定性的影响。根据光学系统在静止轨道运行时的受照特点, 分析了直射入光学系统的太阳光能量, 推导出由外遮光罩高度, 形状及不同太阳倾斜角确定的无量纲数阳光抑制比K, 用以描述外遮光罩对视场外直射阳光的抑制能力并指导各种形状外遮光罩的高度设计。用Monte-Carlo方法编制通用程序计算了各种轮廓形状在不同太阳倾斜角下的抑制比K。在实例设计中取春秋分K=0.5作为设计依据, 外遮光罩的高度为底部轮廓东西轴长的1.8倍, 此时阳光由遮光罩底部轮廓进入光学系统的时间为3 h, 设计结果满足卫星载荷尺寸要求。

小型空间可见光相机的电子学、光学和机械器件高度集成于狭小空间, 需要主动热控进行温度控制。分析了相机的散热特点, 采用集**数法建立了简化的热阻模型, 结合 DOE设计方法与理论分析方法建立了主动热控功耗与散热面、遮光罩温度之间的关系式, 用于主动热控方案的预设计。确定了相机的主动热控电加热功耗, 指导主动热控电路的位置布置。最后进行了详细模型的热仿真, 并结合热平衡试验进行了验证。热仿真热平衡试验结果表明: 本文的快速优化方法合理可行和最终主动热控方案满足热设计指标要求。