短波红外介于近红外波段和热红外波段之间,是大气光学窗口之一。短波红外和可见光均是来自地物目标反射的周围环境中的光辐射,这种相似性使得短波红外图像具有丰富的细节特征,能够提供媲美可见光图像质量的短波红外遥感影像。短波红外透烟、透雾成像的能力和在低照度环境下成像的能力使全天时、全天候对地观测成为可能。上世纪60年代以来,随着遥感成像技术和非制冷型短波红外焦平面阵列的发展,短波红外空间遥感成像得到迅速的发展,在科学技术、国民经济、国防军事等领域发挥着日益重要的作用。短波红外探测器和相应遥感卫星的研制能力逐渐成为综合国力的体现和大国博弈的筹码。我国短波红外遥感成像技术和相关探测器的研制起步较晚,其中探测器的研制相对落后。短波红外遥感成像具有广阔的应用前景和巨大的经济效益,随着商业遥感卫星的兴起,对短波红外遥感相机光学系统进行研究具有重要的现实意义。本文在低分辨率In Ga As型非制冷焦平面阵列的基础上,围绕短波红外空间遥感相机的研制和测试,从相机总体设计指标的分解、光学系统的设计、相机光学性能的测试三方面展开了,研制了一款轻小型星载短波红外空间遥感相机,旨在对短波红外遥感技术进行前期验证,为后续遥感相机的研制和图像应用提供支撑。本文首先建立了完整的短波红外遥感成像模型,通过追踪星地间的辐射传输过程和全链路成像过程建立了理论信噪比模型和理论调制传递函数模型,为相机后续分析提供参考依据。结合搭载短波红外相机的遥感卫星的成像要求指导探测器选型,结合探测器参数和成像模型,对相机总体设计指标进行分解。针对常规玻璃材料选择方法对离散Fraunhofer谱线和边缘波段的依赖,本文将瞬时色散参量和Buchdahl色散模型引入短波红外波段,将玻璃材料表示为三维空间中的矢量,玻璃材料的选择转换为空间矢量运算,为光学系统色差的校正提供了新思路和新方法;考虑到空间环境温度的变化,在上述理论分析的基础上,结合玻璃材料的热效应和镜筒机械材料的热效应,推导出一种适用于光学被动式无热化设计的玻璃材料和机械材料选择方法,可以实现短波红外光学系统色差和热差的联合校正。依据相机总体设计指标要求,结合光线追迹和计算机辅助优化算法以Petzval物镜为蓝本对光学系统进行设计,通过以光谱标定、探测性能测试、辐射标定为主的系列地面实验和以空间分辨率测试、动态调制传递函数测试、信噪比在轨测试为主的系列在轨测试对相机设计结果和光学性能进行评估。论文最后针对低分辨率遥感相机,讨论了一种基于时间序列的信噪比在轨测试方法,以避免地物目标的离散化对常规的基于空间序列的信噪比在轨测试方法的影响。