因能获取地物目标的多维信息,多角度高光谱成像系统在森林探测方面展现出了巨大的应用优势。传统的多角度高光谱成像系统是利用多台高光谱成像仪按不同角度安装固定的方式来设计实现的,这种设计方案使得多角度高光谱成像系统不仅结构复杂、体积大,而且系统的成本非常高;同时还存在探测角度无法改变的问题。采用可变角度探测来获取多角度高光谱数据是一种行之有效的方法。本课题以获取高质量的多角度高光谱图像为目标,提出一种基于成像系统探测角度变化来实现对地物目标多角度图像数据获取的方案。首先从理论上分析高光谱成像光谱仪的工作原理,为研制高光谱成像子系统奠定理论基础;在航拍的过程中改变探测角需要以高精度的视轴指向为前提,基于航空遥感的特点提出一种角度复合稳定控制的技术方案,详细论证该技术方案的原理与可行性,为系统探测角度可变功能的实现提供理论依据。然后从系统实现的角度确立了设计指标。详细论述高光谱成像子系统、角度复合稳定控制子系统、飞行姿态监测子系统的设计实现。最后对研制出来的可变角度机载高光谱成像系统样机加以功能验证和测试。通过实验室手段测量成像系统的总视场角、瞬时视场角、系统控制误差、系统成像效果来验证系统是否达到设计指标;通过实验室的光谱标定和辐射标确定高光谱成像系统探测器的响应与实际输入之间的关系;通过实验室模模拟外场环境实验验证复合控制下系统角度指向精度是否达到设计指标。