偏振遥感是研究反演大气气溶胶及云特性独特而有效的手段，根据航空平台及大气偏振探测的应用需求，以获得高精度偏振数据为核心目的，首先选取了分波前同时探测的斯托克斯矢量探测方法，结合多角度与光谱的探测需求，设计了一种高偏振探测精度的多角度偏振辐射计。　　 文章围绕偏振探测精度的核心要求，并兼顾到工程化实现。首先对光学系统中的偏振器件特性对探测精度的影响进行了研究和分析，主要对渥拉斯顿棱镜的方位角精度，正交反射镜的材质，波段，正交角度误差以及视场因素进行了研究。在光学系统设计中，为保证同一通道三个波段的视场统一，对前置望远系统进行了复消色差设计研究，分别讨论了胶合与分离方案，在对像差，视场统一精度以及公差要求三方面综合比较后，最终选择了单透镜加双胶合的折中方案，并与摄远型聚焦系统结合进行了全系统的设计，根据公差敏感度的分析结果，表明整个系统易于工程化实现。　　 在仪器工程化研制过程中，仍然遵循保证偏振探测精度的主线，进一步研究了不同通道的视场重合精度，正交反射镜的正交角度精度以及渥拉斯顿棱镜的方位精度的保证方法。文章还对影响双元探测器的对准因素包括渥拉斯顿棱镜的分束角误差，分色片的角度误差等进行了研究和分析。最终，经过环境模拟试验表明了整机工程化设计的合理性。　　 为对多角度偏振辐射计进行精度评价，首先根据定标理论推导了多角度偏振辐射计的系统探测矩阵，根据矩阵中未知因子的表达式巧妙设计了偏振定标及强度定标方案，最终获得了所有的定标系数，使用定标系数对标准偏振光源的测试，结果表明仪器的偏振测量精度优良。