随着遥感技术的发展,光学遥感器性能不断提升,如空间分辨率、时间分辨率和光谱分辨率等,并对数据质量和利用率提出了更高要求。然而全球年均云覆盖率达60%以上,为降低云对遥感数据的影响,可以使用在轨实时云判技术,提前探测云分布信息,为遥感器提供指向信息,有效提高遥感器使用率。星载云判仪是中科院安徽光机所针对小卫星平台设计的云分布信息获取载荷。论文从仪器设计需求和科学目标实现两方面出发,对星载云判仪实验室定标开展了研究工作,进行了仪器的性能测试。根据测试结果,为了进一步提高仪器性能,分析了仪器的硬件加速实现方案。首先,根据观测目标与指标要求,给出了星载云判仪采用的系统设计方案。基于其所使用的广角成像光学系统和基于Bayer阵列的面阵CCD探测器,论文建立了星载云判仪的信息传输模型和定标模型。其次,根据信息模型和定标模型进行了星载云判仪的几何定标、光谱定标、辐射定标。辐射定标过程中由于云判仪视场较大且有效像元较多,对全像元进行绝对辐射定标操作难度较大,故采用对中心视场像元进行绝对辐射定标,结合相对辐射定标的方式建立所有像元响应DN值与真实辐亮度的关系。论文设计了分视场测量的方式进行相对辐射响应定标实验,并针对星载云判仪工作谱段内响应串扰的问题提出了解决方案。再次,制定了星载云判仪的性能测试方案,对工作谱段、分辨率、幅宽、信噪比、FPGA资源使用率等硬件性能和在轨快速云判算法软件性能进行了测试,并给出硬件性能与云判精确度评估结果。最后,根据性能测试结果发现当前云判仪在要求时间内对观测目标进行云判可实时处理像元较少,对此提出了硬件加速解决方案以提高云判速度,针对星载云判仪对地观测几何关系、在轨云判过程进行局部优化。通过采用流水线、循环展开、数据流优化等方法,在硬件电路中实现并行处理,从而大幅提高计算速度。