近年来,随着CCD、CMOS成像芯片技术成熟、性能提高,机载光电成像相机发展迅速,广泛应用于军事和民用领域。对于高时间、高空间、高光谱分辨率的要求越来越高,同时对于成像的侦察效率和效能也提出更高要求,需要同时获取高分辨率和宽幅图像,另外机载航空测绘、军事侦察对无控制点无源目标定位也有迫切应用需求。目前获取宽幅图像的方法较多,经过综合分析与论证本文采用面阵科学级SCMOS成像芯片,通过摆扫成像的方法扩展成像视场,从而增加成像幅宽的方法。此方法基于动基座动态扫描成像会带来扫描像移、飞机飞行的前向像移、平台振动所带来的振动像移等,而像移会引起成像质量退化,是影响成像质量的主要因素,因此针对宽幅成像的综合像移补偿是航空相机的关键技术之一。另外将POS系统与相机刚性连接并摆扫获取相机曝光时刻的位置和姿态信息,并通过坐标变换和解算实现,机载航空相机的无源目标定位是新的应用方向,也是本论文具有创新性的实现目标定位的新方法。对POS与相机模型建立和引起定位精度的各种因素详细分析,从而获取目标位置信息,实现对地面目标的无源定位。本文以装载在某型无人机上高分辨率、宽幅航空相机为研究对象,对宽幅动态成像所带来的综合像移和基于POS系统的相机无源目标定位技术开展深入研究。为此类相机工程化应用奠定技术基础。论文首先介绍了国内外航空相机发展趋势和现状,并针对典型宽幅航空相机机理分析对比其优缺点,提出本文所采用面阵相机连续摆扫成像实现宽幅成像,像方光学补偿像移的技术路线。并对此宽幅成像方式结合给定的光学系统,对所引起的各种成像像移机理分析、按照不影响成像质量的最小像移量为优化和设计的目标,进行误差分配。影响像移补偿精度的各部分因素根据所分配的误差模型,建立补偿反射镜在系统中安装模型、补偿反射镜补偿精度、补偿反射镜补偿速度和扫描机构转速关系模型等,并进行分析仿真,最后采用室内仿真成像试验和外场挂飞试验的方法来验证理论分析结果。针对机载无源目标定位在军事侦察、查打一体、光电吊舱等军用装备及民用搜救方面的应用需求,开展典型飞行高度5000米飞行高度目标定位精度优于20米的相关技术研究。提出采用IMU(Inertial Measurement Unit)与相机刚性连接,经过高精度标定后与相机同步摆扫,通过坐标变换和精度分析从而不需要地面控制点而实现无源目标定位的创新方法。这种方法根据精度分析确定了POS(Postion Ortation System)系统的精度,建立从飞机到相机到目标的静止和运动坐标系模型,进行坐标转换,并精确标定相机与POS系统间相对位置、相机内方位元素。从而实现了动态摆扫成像条件下对目标的无源定位。