临近空间处于航空和航天领域之间，是两者的重要补充。在临近空间可以获得比天基更高的分辨率，比空基更大的覆盖面积，且有利于长时间、持续、定点观测，运行其中的红外遥感系统，有着广泛的应用前景。但因临近空间环境的特殊性以及平台的制约，目前这方面的研究还处于起步阶段。基于此本论文对临近空间环境特性及平台特性进行了详细的调研分析，并结合应用需求，深入开展临近空间红外遥感光学系统的关键技术研究。　　临近空间温度环境比较恶劣，光学系统不但要承受大范围整体温度变化的影响，还要承受各光学元件受热不均衡及内部温差的影响，导致光学设计难度比较大。本论文在光学结构选择、材料选择及优化设计过程中，充分考虑温度的影响，多次反复设计，最终设计完成的有中间像的离轴三反系统，不但易于加工、装调，还有较大的环境适应能力。此外，进一步分析发现，系统整体温度变化对成像质量影响不大，但如果各光机元件的温度不一致，且这种不一致性越大，系统的成像质量下降越厉害；在±5°范围内，扫描镜的径向内部温差对其面形影响较大，而轴向内部温差对其面形和刚体位移的影响均较小。　　信杂比是评价光机系统的重要指标。本文从确定杂散光抑制方案，到计算太阳杂散光、背景辐射对系统的影响，详细分析了光学系统在临近空间环境中的杂散光特性。提出一种锥形遮光罩可以使离轴角大于5°时，系统的PST值小于10-5，很好的提高了系统自身抑制杂散光的能力；通过编程计算得到：太阳杂散光仅在扫描角比较大(离轴角4°～6°)时，对光学系统影响较大；而背景辐射的计算表明，临近空间的低温环境有利于抑制红外系统的背景辐射。　　临近空间球载平台的姿态、位置处于不断变化之中，且存在抖动，影响遥感数据的地理定位。本文选用稳定平台与POS系统配合的方式，隔离或转移平台对系统的影响，并据此建立地理定位模型，完成定位的理论计算和误差分析。误差分析结果表明：POS系统的测量误差对系统影响比较大，以其现有精度只能达到约3个像元的定位精度；至于探测器安装误差和二维扫描轴系非正交误差，若能控制其精度，可达到像元级的定位精度，但实现比较困难。