目前我国大多数卫星在轨均采用推扫成像方式，成像过程中太阳高度角、太阳方位角及卫星观测角相对固定，相机入瞳辐亮度变化较小，同一次成像过程中，相机参数可不做调节。敏捷卫星具有强大的姿态机动能力，可实现多种成像模式，如多个点目标成像、立体成像以及条带拼接成像等。在敏捷卫星特殊的成像模式下，由于观测目标分布位置变化较大，卫星姿态变化较为剧烈，因此相机成像条件也会发生改变。针对多点目标成像模式以及立体成像模式，建模得到目标到达相机入瞳处的辐亮度，对敏捷模式下相机入瞳辐亮度的变化情况进行了仿真分析，提出敏捷成像模式下成像参数设置原则。

具有快速姿态调节能力的敏捷卫星，可灵活、快速地机动到感兴趣区域并进行成像，大大提高卫星观察的时效性，并扩大观察范围。目前敏捷卫星大多采用星下点推扫成像或沿平行于卫星飞行方向推扫成像的方式，研究机动成像过程中，分析时间延迟积分电荷耦合器件(TDICCD)成像参数及图像质量的变化情况，对成像过程中的误差影响进行了分析，给出了关键参数变化情况的仿真结果，提出实现机动成像卫星的控制措施建议。

高分辨率空间光学遥感器在轨工作时，由于受到各种因素的影响，无法清晰成像，目前多采用自适应光学方法与技术进行校正。传统自适应光学系统体积较大，结构复杂，难以应用于高分辨率空间光学系统的在轨校正。无波前传感器自适应光学系统去除了传统自适应光学中的波前传感器，大大简化了系统结构，具有体积小、易于实现等优势，特别适用于高分辨率空间光学遥感器的在轨校正。提出了一种利用无波前传感器自适应光学解决高分辨率空间光学遥感器大口径面形误差校正以及宽视场校正等问题的方法。通过对典型的三反射式空间光学遥感器进行仿真研究，验证了利用无波前传感器方法校正大口径主镜面形误差的有效性。搭建了宽视场校正原理性实验平台，通过实验验证了宽视场无波前传感器校正方法的有效性。

高分辨率空间遥感器要求大系统口径，然而单块大口径主镜的制造非常困难，而且受到运载火箭整流罩尺寸的限制，主镜口径增大程度有限，所以人们采用分块子镜拼接成一个整镜的方案来解决这一问题，但是分块子镜面形误差和曲率半径的不一致性会影响到整个系统的性能。提出利用位于出瞳处的变形镜对上述误差进行校正的方案，替代了现行的利用分块镜自身致动器进行校正的方法，并且进行了仿真分析，结果表明，该方案在一定条件下可以很好的补偿上述两种误差。

高分辨率三反射式空间光学系统的三个镜子之间的相对位置误差会影响整个系统的性能，需要进行空间在轨调校。提出一种新的无波前传感综合校正方法，将随机并行梯度下降算法、相位变更法和灵敏度矩阵反演法相结合，既保留了灵敏度矩阵反演法的校正精度，又大大提高了可校正误差的动态范围。该方法无须使用波前传感器，系统简单，实现容易。对一个典型的三反射式空间光学系统进行了大动态范围位置误差在轨综合校正的计算机仿真，结果表明，该方法大大提高了可校正误差范围，同时实现了很高的校正精度。

将随机并行梯度下降(SPGD)算法应用于共轴三镜系统次镜，无需进行误差测量，可直接通过调节次镜的6 个自由度，寻求评价函数的最优值，从而简化了次镜的校准。分析了影响随机并行梯度下降算法校正速度的主要因素，并对其进行优化。仿真计算结果表明，在各参量选取合适的情况下，系统峰谷值及均方根显著改善，从而验证了SPGD 算法用于校准次镜的可能性。