空间对地遥感光学系统自身受力、热环境影响会产生变形,光波经过大气层受到大气湍流因素的影响,也会导致像质下降,自适应光学技术是解决该类问题的有效技术途径。夏克-哈特曼波前传感器是自适应光学技术中常用的波前传感器。在空间对地遥感过程中,由于难以找到点目标作为信标,需要用扩展目标,此时利用夏克-哈特曼传感器产生的阵列子图像的偏移量可以测量波前畸变信息。本文首先论述了扩展目标夏克-哈特曼波前传感器工作原理、波前处理方法以及波前探测精度,对夏克-哈特曼传感器的常用算法进行了分析。在此基础上,提出采用相关函数质心法计算子图像的偏移量,并对该方法进行了详细的仿真分析和实验研究。最后,根据一个衍射成像空间光学遥感系统的波前误差探测需求,进行了波前传感方案设计。扩展目标夏克-哈特曼波前传感器子图像之间的偏移量计算是影响波前传感精度的关键,因此对子图像偏移量计算方法开展研究,非常必要。本文提出采用相关函数质心法计算子图像的偏移量,并对该方法进行了详细分析和研究。基于matlab软件环境,编写了仿真分析软件,仿真分析了相关函数质心算法计算精度,分析了计算精度和相关函数窗口大小、阈值设置以及信噪比的关系。利用验室波前传感光路进行了实验,实验和仿真都表明,当图像的信噪比高于2时,相关函数质心算法的误差大约是抛物线插值法误差的一半。大口径、拼接式衍射成像光学系统是近年来发展起来的新型光学遥感技术,具有质量轻、容差大的突出优点,本文探讨了用夏克-哈特曼波前传感方法实现衍射光学成像系统像差探测器的可行性。拼接式衍射成像光学系统入轨展开后,主镜子镜位置误差是影响光学系统成像质量的主要因素,本文仿真研究了子镜六个自由度的位置误差所引起的波前误差大小,在此基础上进行了夏克-哈特曼波前传感器测量衍射成像系统波前误差的方案设计和技术分析。