红外地平仪是卫星、飞船等航天器上用于姿态测量的重要仪器。随着航天科技的进步和卫星产业的迅速发展，卫星用户对红外地平仪提出了更高的要求，即在保证高可靠、长寿命的前提下做到小型化和轻量化。为了实现这一目标，必须采用先进有效的结构设计方法，全面系统地优化红外地平仪的结构方案。　　 本论文以楔镜圆锥扫描红外地平仪的结构小型化设计作为示例，对红外地平仪小型化结构设计方案进行了分析比较，并对红外地平仪的光机电一体化设计和结构可靠性设计技术进行了深入研究。主要研究内容和基本研究结果可以归纳为以下几个方面：　　 (1)结合国内外红外地平仪的现状及发展趋势，确定了红外地平仪小型化设计的内容和目标，在继承原红外地平仪的总体方案、工作方式、关键和成熟的技术的基础上，对地平仪的组成形式、光学扫描方案和电机组件等方面做了小型化改进设计。　　 (2)分析了小型化改进设计之后，与原有型号地平仪之间在热敏探测器信号、姿态角测量误差、电机组件性能等方面差异，提出了为提高地平仪的性能指标而采取的一些措施。　　 (3)阐述了红外地平仪光机电一体化设计的基本方法，对有限元法、结构优化设计、结构动力学仿真分析和在轨热分析等的基本概念、技术路线和发展趋势进行了详细介绍。对小型化地平仪进行了系统建模和结构的静力学分析；结合其它红外地平仪的实例进行了在轨热分析。　　 (4)介绍了地平仪结构可靠性设计的概念和基本方法；分析了空间环境对地平仪结构设计的影响，说明了红外地平仪结构耐环境设计所必须考虑的各种因素；对轴承润滑的可靠度进行了定量计算。　　 通过本课题的研究，使红外地平仪的小型化结构设计达到了设计的目标，对其它类型航天光电仪器的结构设计也具有较高的参考价值。