设计了一套基于USB2.0接口的便携式地面检测台,包括上位机软件和一台USB通讯适配器,用以 模拟卫星平台与星载光谱仪的数据通信。上位机软件提供人机交互界面,适配器完成了星载光谱仪低压 差分信号(LVDS)接口数传数据和数管数据对USB接口的通讯转换。 实验结果表明：所设计平台可以把光谱仪的LVDS图像数据转换为USB接口数据,并模拟卫星平台数据, 可用于对光谱仪进行调试、测试。通讯适配器USB2.0接口的实测速率可达230 Mbps, 可将其作为一个模块用于商用光谱仪的通讯接口。

星载差分吸收光谱仪中的科学级帧转移型电荷耦合器件(CCD)通常使用四行像元合并(4-Binning)方法提升载荷的信噪比，但该方法仅能工作在目标光强较弱的环境。为使载荷适应目标光线较强的环境，设计了数字像元合并方法(4-AVR)来提升载荷的探测能力。考虑相对常规的4-Binning方法，4-AVR方法会产生CCD信号衰减现象，故对这一现象进行了理论分析，得到由于CCD读出速率导致的信号衰减系数为0.699。在实验室搭建了测试装置，验证了上述结果，结果表明，4-AVR方法下获取的CCD像素值相对于4-Binning方法获取的像素值的衰减系数为0.698，从而证实了理论分析的正确性。实验显示，使用这一系数可完成对4-AVR方式下获取的像素值的校正，从而实现两种方法的无差别化。将校正方法作为载荷一级数据处理的一部分，进行了大气痕量气体的反演测试。结果表明数字像元合并方法可保证大气痕量气体的反演精度，进一步验证了数字像元合并方法的可靠性。

基于星载差分吸收光谱仪转动部件控制需求,设计了星载光谱仪转动部件的测试系统。采用微动开关复位加定步的电机运动方式实现电机的精确定位。采用 脉冲调制(PWM)的方式实现驱动电流的精细调节。并搭建平台对系统进行重复性测试,实验结果表明,测试系统具有较高的可靠性和稳定性,能够满足光谱仪 的精确定位要求,使电机在工作寿命内按计划完成定标工作。

采用四通道凸面光栅成像光谱仪设计了星载大气痕量气体差分吸收光谱仪, 该光谱仪用天底推扫方式探测地球地表或天空散射光信号, 基于痕量气体对不同谱段光信息的“指纹”吸收和差分吸收光谱算法定量获取大气痕量气体分布。针对该光谱仪的大视场、宽谱段、高分辨率(光谱、空间)等特点, 提出了相应的光谱定标和辐射定标方法, 建立了定标系统, 实现了对载荷的光谱定标和辐射定标, 并对其定标的不确定度进行了分析。结果表明, 载荷光谱定标不确定度为0.027 nm, 辐射定标不确定度为2.96%, 满足给定的技术指标要求, 为载荷的定量反演提供了保证。

考虑杂散光对星载大气痕量气体差分吸收光谱仪测量精度的影响，设计了遮光罩和其他消杂光结构来抑制杂散光，并对杂散光进行了分析。利用TracePro软件分析了系统紫外通道1(240~315 nm)的杂散光水平，确定了杂散光传输的一次、二次散射路径。根据杂散光传输路径，计算了杂散光评价指标点源透射比(PST)曲线，结果显示杂散光抑制措施效果明显，PST小于3×10-5，中心视场杂散光照度水平为5.472×10-4，最终杂散光水平达到了设计指标要求。采用截止滤光片法测量了系统的杂散光水平，结果表明：中心视场杂散光比值为8.167×10-4，和仿真结果接近，验证了仿真过程的准确性，说明设计的消杂光机构能够满足抑制系统杂散光的要求。