本项目属于航天器总体技术领域。我国新一代静止遥感卫星采用三轴稳定模式，遥感探测精度和效率都有跨越式提升。但相比于光照均匀且具有陀螺定轴性的自旋卫星，三轴稳定卫星的冷热交变使精密仪器变形，空间干扰力矩使卫星光轴抖动，地球非球形摄动力使轨道位置漂移，导致图像中目标偏离真实位置。为突破瓶颈，本项目被列为风云四号卫星关键技术之一，由国防科工委批复立项攻关。历时16年研究，不但达到了预期指标，而且能做到在卫星成像过程中同步矫正偏差，不依赖地面控制点，卫星直接下传准确的遥感图像。主要技术发明如下：1、精密光学系统热变形是高精度遥感图像定位的首要问题，难点在于利用数学模型精确描述变形的动态过程。本项目在国际上首次发明了双模型建模法，考虑因素最详尽、冗余度最少，解决了这个国外同类方法普遍存在的矛盾问题。常规遥感卫星的模型参数辨识依赖地面标志物，但地标图像不连续、不稳定、国内缺少数据库，不能满足新一代静止卫星高频次、大范围参数辨识的需求。本项目在国内首次采用遥感仪器对恒星感光方案，通过参数辨识和拟合外推，能够提前预判热变形趋势并采取补偿措施，在星上实现了地面都难以解决的无控制点几何定位问题。星上热变形24小时内预报精度优于40×10-6弧度(3σ)，国际领先。2、针对空间环境干扰问题，采用以仪器视轴为基准的星上实时高带宽配准补偿方案，主动抵消卫星受扰产生的抖动，消除图像模糊和错位；采用基于高程矫正的卫星轨道运动固定网格成像补偿方法，修正轨道漂移引起的成像视角变化，使卫星图像始终保持正视角成像，显著降低地表固定目标在云图动画中的绝对位置偏差和相对移动，国际先进。3、鉴于美国在研究该技术时前5颗卫星均未能突破，本项目发明了一系列地面验证方法，避免了在轨故障带来的损失。国内首次利用静压气体润滑球轴承模拟卫星在太空微重力状态下对目标成像的过程；仪器样机在夜间以恒星为目标进行光学成像，验证热变形模型和恒星感光辨识方法的准确性；在整星装配条件下评估遥感仪器成像性能和补偿精度，验证系统协同工作能力。这些试验从各个维度逼真模拟了卫星在轨环境，充分验证了关键技术，确保了技术首次在轨应用即获成功，国内领先。本项目创新性强，具有46项授权发明专利和软件著作权，发表论文14篇，总体处于国际先进水平，局部国际领先。成果已应用于风云四号、某试验二号等新一代静止遥感卫星。在轨数据表明，图像定位与配准精度优于56×10-6弧度(3σ)。本项目为我国天气预报、环境监测、灾害预测、军事侦查等领域做出重要贡献，降低了自然灾害、恶劣天气等对国民经济造成的巨额损失，带来的经济效益达到5亿人民币，具有重大的经济、社会和军事效益。本项目在后续高分五号、大气一号、风云五号等多颗卫星的仪器设计、卫星研制中得到拓展应用，为我国高精度定量遥感卫星的发展打下坚实基础。