电离层环境是日地空间环境的重要组成部分,电离层扰动会对通讯系统、电网系统和定位系统等造成严重的影响,因此了解电离层变化规律,对研究电离层对人类生产、生活的影响具有重要意义。气辉作为电离层的示踪物,辐射强度与所参与反应的电离层成分密度等密切相关,利用气辉成像仪对电离层气辉进行探测,能够反映电离层电子总含量（TEC）、F2层峰值电子密度（NmF2）和电离层扰动参数等特性,是有效的电离层探测方式之一。目前我国对电离层的天基气辉探测处于起步阶段,在当今各国纷纷发展和建立自己的电离层气辉探测体系之时,迫切需要我国完善对此类探测的研究。本文对电离层气辉辐射强度计算、天基成像仿真和电子含量反演等开展了分析研究,研究结果有利于推动天基成像仪的设计研制和参数优化,有利于丰富和扩展电离层探测手段。本文的主要内容和结论:（1）对电离层630 nm气辉光化反应过程进行分析,对夜间电离层中由氧原子1D态跃迁至3P态所产生的630 nm体辐射率进行计算,并对有实测气辉数据的区域进行辐射强度仿真。结果显示630 nm气辉体辐射率在海拔250 km附近到最大值,区域仿真结果与实测数据总体强度和走势相符,符合预期,辐射强度计算模型合理。基于不同太阳活动周期和季节对全球夜气辉强度进行仿真,仿真结果为设定成像仪探测指标提供依据。（2）开展了天基成像仿真研究,包括完整的成像链路分析、信噪比分析;使用一个时间延时积分（TDI）成像方式的成像仪参数作为典型参数,实现了通过辐射强度计算电信号、信噪比的计算方法,利用该方法能够得到在指定时空下的观测信号,为优化成像仪参数提供参考。实现了结合气辉强度波动和噪声影响的成像仿真。为优化成像仪参数提供参考。结果显示典型参数气辉成像仪在太阳活动高年期间能够清晰观测电离层气辉全球尺度结构,在太阳活动低年能够观测低纬地区电离层气辉结构。（3）首次对630 nm气辉强度反演电离层电子含量进行初步分析,探究了体辐射率与电子密度的关系,探究了辐射强度与TEC、Nm F2的关系。并首次对辐射强度与电子含量比值的时空分布进行分析,总结出初步规律。本文研究成果为天基电离层气辉成像探测提供了理论依据,也可为其他辐射波段的气辉观测和成像仪参数设计优化提供参考。未来还可通过结合地磁、地理位置等参数提高电离层电子含量反演精度,并与GPS TEC掩星探测等数据配合,建立高精度全球三维TEC模型。