星载多角度偏振成像仪可以获取目标的多角度偏振辐射信息, 探测精度是重要的技术指标。 为研究仪器的测量精度及相关的误差因素, 以Stokes-Mueller为数学描述方法, 分析仪器的原理和光路结构特点, 从理论上推导了仪器的偏振辐射测量模型, 并通过实验初步验证了镜头Mueller模型的正确性。 在考虑目标光各种偏振态的情况下, 分析了非理想光学器件重要参数对目标光偏振度测量结果的影响, 得到了偏振度测量误差与通道相对透射率、 空间高频相对透射率/响应率、 线偏振片振透轴方位角、 镜头线性双向衰减这四种参数偏差之间的关系。 按照仪器探测精度要求, 结合各参数偏差对应误差最敏感的目标光偏振态, 从理论上提出了各重要参数的误差容限。 该研究为整个仪器的研制、 定标及后期数据处理提供了理论依据。

针对遥感偏振探测过程中获取的偏振信息与目标真实偏振信息存在差异的问题，探讨了遥感偏振成像系统的3类系统误差源对偏振二向反射分布函数、偏振度和偏振相角测量精度的影响，建立了遥感偏振探测误差分析模型。分析了起偏器角度定位误差对斯托克斯参量测量的影响，通过数值模拟研究了起偏器角度定位对偏振探测精度的影响；依据遥感偏振探测的地物空间间隔和成像CCD 分辨率分析了空间视场重合误差对偏振二向分布函数分量的影响；分析了成像系统的光子噪声等固有系统误差对偏振探测结果的影响；根据误差的传递原则对3类误差源导致的测量误差进行了合成，进一步推导出线偏振度和偏振相角总误差模型。实验分析表明，该遥感偏振探测误差模型能真实反映偏振探测系统误差源对偏振二向反射分布函数测量精度的影响。

探测器暗电流及其测量不确定度是影响短波红外偏振测量仪器测量精度的最重要因素。首先，结合红外探测器的工作原理，分析并建立了暗电流影响下的红外探测系统噪声模型。根据分析结果设计实验获得短波红外探测器G5853-21暗电流与温度和反向偏压关系。然后，以分孔径偏振探测系统为例，推导了斯托克斯参数误差模型和偏振度误差模型。最后，重点分析空间环境应用背景下，针对暗电流影响的改进措施，提出了探测器精确温控的暗电流影响改进方案，并给出了短波红外探测器工作温度指标要求。结果表明：通过对探测器进行精确的温度控制以降低暗电流数值，可以将包含暗电流测量不确定度和其他噪声引起的偏振度测量误差控制在0.42%(p=0.3时)以内。

多通道超广角偏振相机可以获得目标的多光谱、多角度和偏振辐射信息，是星载偏振遥感器的优秀方案。通过对采用该方案的多角度偏振成像仪光学系统的分析，指出其超广角镜头的偏振特性的不同部分(线性双向衰减和线性相位延迟)对非偏通道辐射精度和偏振通道偏振精度有不同的影响，导致两种精度要求无法同时满足。在仪器原有方案的基础上，提出综合镜头改进设计、镜头膜系设计和定标模型的方法来满足仪器精度要求。改进方案相对原方案能有效地减小超广角镜头对仪器两种精度的影响，可以为类似的多通道超广角偏振相机的精度设计提供参考。