随着空间技术的快速发展,高分辨率的大范围目标快速获取需求日趋强烈,航天光学卫星相机越来越向高分辨率、大地面幅宽方向发展。航天光学相机多数采用线阵TDICCD作为成像传感器、采用推扫模式成像。在卫星随火箭发射的过程中,冲击、振动等恶劣力学条件以及卫星在轨的高度、温度、大气压力等条件变化均可能造成相机成像感光面的位置变化,出现离焦现象。另外,当航天光学相机对星下点进行成像时,由于地球自转、卫星姿态变化等原因,被摄目标速度方向与TDICCD的推扫方向之间存在一个夹角,即偏流角,进而产生与TDICCD推扫方向垂直的横向像移,影响成像质量。宽幅航天相机的视场宽、焦面尺寸大,焦面不同位置的偏流角存在较大差异。同时,相机的高分辨率要求对TDICCD的积分级数要求高,相同的像质要求下,TDICCD的高积分级数所能容许的偏流角较小,因此高分辨率、宽幅航天光学相机的偏流角补偿难度较大。针对高分辨率、宽幅航天光学相机上述需求,本文从以下方面进行了研究:1、对像移补偿理论进行了代数法简化,以此为理论基础进行了宽幅航天相机的偏流角计算,得到了卫星处于不同轨道位置、以不同姿态角度进行成像的条件下焦面不同位置的偏流角分布,并对焦面不同位置的偏流角差异变化规律进行了研究;2、综合考虑偏流角估值误差,以像质满足度为约束条件,提出了一种采用卫星偏航姿态调整进行偏流角整体补偿,结合采用相机焦面调整机构补偿焦面不同位置之间的偏流角差异的偏流角补偿方法,并具体提出了偏流角的在轨补偿策略,解决了高分辨率、宽幅航天光学相机在卫星大姿态角成像模式下的偏流角补偿问题;3、针对宽幅航天相机焦面尺寸大的特点,介绍了传感器拼接工艺及焦面的分组构成方式。建立了相机的成像几何模型,研究了拼接传感器对应的地面幅宽差异产生的原因及其变化规律,并据此介绍了焦面不同位置的拼接区域设计尺寸计算方法以及不同因素对拼接区域尺寸的影响;4、结合宽幅航天相机的偏流角补偿策略和大型离轴三反相机的在轨调焦需求,设计了一种高精度和高功能集成度的焦面位置调整机构,该机构可分时驱动焦面部分区域进行垂直于焦面方向的调焦运动和沿偏航轴旋转的调偏流运动。通过理论分析计算和有限元仿真分析验证了焦面调整机构的指标满足度和设计的合理性;5、针对焦面调整机构中调偏流模块的传动形式开展了运动曲线的理论分析和结果的精度分析,验证了调偏流模块传动的高线性度,并利用工程样机开展了机构调偏流模块的传动线性度测试,对理论分析结果进行了验证;6、利用焦面调整机构的工程样机开展了调焦运动与调偏流运动的传动曲线测试及两运动之间的耦合度测试,并通过环境试验对传动曲线的重复精度和设计结果的正确性进行了验证。最后,测试了焦面电箱的工作发热对机构调偏流模块传动精度的影响,进一步证明了焦面调整机构的传动精度稳定性和环境适应性。