随着对地观测卫星成像分辨率和在轨机动性能的提升,卫星平台姿态的高频颤振对成像几何质量的影响更加显著。传统的基于分时成像数据的颤振检测和补偿方法具有密集匹配计算量大、误差干扰程度高和无法分解各旋角方向的颤振量等缺点。本文以国产遥感系列光学卫星搭载的角位移设备为例,研究一种基于角位移高频测姿数据的高频颤振直接检测与补偿方法。其中包括角位移数据的加窗FIR滤波预处理方法,在俯仰、翻滚和偏航方向随时间变化的颤振曲线相位和频谱分布规律分析,以及基于角位移数据的影像直接定位补偿方法。最后将高频颤振补偿应用于姿态复原和基于严格成像几何模型的解算。为验证颤振补偿前后影像的几何性能,本文还提出了光学卫星影像的内部和外部几何质量评价方法。采用北京地区遥感系列光学卫星数据的实验结果表明,本文的方法能够显著改善高频颤振检测的精度和可靠性,有效地提高颤振补偿后卫星影像的内部几何质量。其中长度变形精度提高了0.5个像素左右。