随着科技的不断进步,制空权和制天权在空天陆一体化的军事体系中扮演着越来越重要的角色。空间探索时空间碎片对航天器的威胁、间谍卫星对领土的窥探及天基武器等潜在威胁使得发展空间成像技术迫在眉睫。对空间目标的成像识别和辨认主要是通过天基成像技术实现。作为传统成像技术两大主力的光度成像和光谱成像在复杂宇宙环境中存在不足,前者对于伪装目标的识别略显吃力,后者易受宇宙辐射的干扰。因此传统成像技术难以满足对目标的轨道信息、目标本身表面材质、结构和目标态势的精准识别。相较于传统的光强成像系统,偏振光成像系统不仅可实现长焦光学系统具备目标识别的功能,由于引入了偏振度等多维信息,对于目标识别的准确性也显著提升;同时由于偏振光学系统在实现光强分析的基础上,通过计算仿真可得到空间目标的边缘效应信息、表面材质信息以及表面粗糙度等信息,因而可以通过仿真技术还原空间目标的特性并可实现精确的三维建模,达到Jason准则中技术分析的高级阶段。为了实现对检测区域内空间目标的成像识别和技术分析,提出了一种基于传统地基偏振成像系统的空基紧凑型分孔径成像光学系统。该光学系统的有效焦距为2000mm,相对孔径为1/10,单个像元大小为10μm,单幅探测器大小为512×512。本文提出了基于功能拆分系统然后单独设计子系统的设想。将离轴光学系统转化为共轴光学系统,简化设计难度并提高评价标准的准确性;基于共轴成像理论,完成子系统评价标准的界定及理论计算,提出子系统结构的计算方法。文中设计的系统按功能拆分为望远物镜组、缩焦准直物镜组和成像物镜组三个共轴子系统,前置远摄物镜组用于收集空间目标信息,准直物镜组的压缩光路是成像物镜组收集目标信息的前置系统。基于光瞳匹配理论,将光系统的光学参数逆向分解为三个子系统的光学参数;完成子系统结构形式优缺点分析,确定各子系统结构形式;基于同轴像差了理论,以各像差赛得和系数及MTF曲线等为优化指标,完成子系统光学系统设计。为减小子系统拼接后残余像差累积值,文中提出先将前置两组子系统作为共轴无焦系统进行二次优化,再基于光瞳匹配理论完成无焦系统与成像子系统的合理拼接的优化方案,最终完成偏振成像光学系统设计,避免总系统作为非回转对称光学系统优化的难题。以当前科技条件下的加工和安装精度为依据,采用系统子午和弧矢MTF曲线作为公差分配合理性评价的指标,完成对光学系统预置公差的分配,优化公差分配的合理性,使系统在截止频率处的MTF能够满足中国航天相机的设计标准;完成光学系统焦深对MTF曲线影响地分析,使其满足设计需求;基于优化所得光学系统结构参数,设计系统机械结构和主次镜的遮光罩,完成系统在0.1°～80°范围杂散光地仿真追迹,归纳整理数据计算得到系统各通道的PST值并绘制曲线。综合以上结果表明,该成像系统公差分配合理、可靠性好以及成像质量良好,可以实现对成像范围内的高分辨成像,为后期技术分析提供良好的硬件基础。