随着军事侦察、国土资源勘查等军民应用领域对高分辨率遥感图像需求的不断增加,如何低成本获取高分辨率遥感图像成为当前航天遥感领域的研究热点。本文从实际工程应用角度出发,将超分辨率技术与光学系统、采样系统相联系,对超分辨率成像系统进行设计与分析,为超分辨率图像获取技术工程化做一些探讨性的研究,主要包括以下内容:首先,分析了非常规采样技术实现超分辨率成像的采样原理,研究了45度斜模式、水平减速模式和亚像元成像技术几种非常规采样模式的数学模型,依据上述模型实现其计算机仿真,并利用双线性插值方法对图像进行恢复重建,采用峰值信噪比、信息熵等多种评价手段,对仿真结果进行比较。其次,从理论上对星载空间相机的各项指标进行分析,提出了超分辨率成像系统的指标参数。根据亚像元成像技术要求提出系统的焦平面排布方案。依据MTF理论对亚像元成像系统的MTF进行数学建模,并对常规和亚像元两种成像模式下的MTF仿真曲线进行了比较分析。最后,依据系统指标参数、光学系统结构形式、焦平面排布方案及其拼接精度完成光学系统总体设计,对最终设计的系统进行各项特性分析,包括公差分析、像质评价等。