红外热像仪是CASEarth小卫星的载荷之一,在505km轨道高度通过长线列摆扫实现30m分辨率和300km幅宽,是我国目前在研幅宽分辨率比最大的热红外载荷。CASEarth卫星红外热像仪发射入轨后,将为人类活动范围、经济发展情况的探测、污染（水、土和大气污染）监测与生态功能评估、水资源和耕地普查等提供高分辨率的热红外遥感数据。高精度的辐射定标是遥感数据定量化应用的关键。红外热像仪的辐射定标精度受辐射定标模型、定标频次、仪器温度场及探测器的稳定性、黑体等定标源测量精度、仪器灵敏度等因素影响。本论文针对于摆扫式热红外载荷,从多参数联合极值寻优设计、低频次高效定标模型、在轨高精度解算方法等三个方面开展了有针对性研究,具体的研究内容及创新点如下:1.本论文针对于摆扫式相机积分时间受限的问题,建立了响应率、仪器温度、暗电流等多参数联合优化模型,结合工程可实现约束边界,实现了仪器温度场、积分电容、积分时间、光学口径等参数的寻优。同时,本论文还针对于低温出瞳与冷光阑不匹配的大视场光学系统,建立了多组件温度网格仿真模型,实现了仪器杂散辐射优化,8-10.5μm,10.3-11.3μm,11.5-12.5μm三个波段仪器自身热辐射与300K黑体的信号之比分别达到了0.214、0.204、0.563,与Landsat8 TIRS的比例相当。在实现300km幅宽、30m高分辨率的同时,仪器噪声等效温差可优于0.08K。2.长线列摆扫热像仪需通过卫星侧摆观测冷空实现仪器背景定量测量。本文针对于频繁定标影响仪器有效利用时间的问题,提出了一种基于温度场的高频次背景响应预测方法,建立了基于仪器稳定性评估的低频次高效定标模型,实现了单轨观测一次定温黑体、两周进行一次卫星侧摆冷空观测的低频次定标。基于以上常规化的定标方案,引入红外恒星、月球作为交叉辐射定标校验源,可进一步在轨实现定标频次的迭代优化,该方法在其他卫星进行了验证。3.CASEarth红外热像仪采用了三谱段集成滤光片、4级TDI的2000元热红外探测器组件。针对4级TDI探测器,提出了一种基于多温度点遍历的4级TDI像元选择方法,三个波段的噪声等效温差可分别减小13.14%,7.30%,9.36%。针对于光谱透过率、黑体温度的非均匀性等影响辐射定标精度的参数,建立了地面测量和分析方法,提出了低频次高效的定标解算方法,通过地面真空低温辐射定标实验,验证了方法的有效性,实现了优于0.500K的实验室辐射定标不确定度。