设计红外系统可以帮助商业和军事用户实现大量应用。随着宽带红外成像仪的尺寸、重量和功率（SWaP）的减小，其在航空飞行器上的实用性得到了开发。机载系统具有更大的机动性，可增强用户获取图像的能力。本文介绍的研究采用辐射测量产生的理论模型，并将地面设计技术应用于空中。领航、瞄准、制图和态势感知都是红外成像任务的例子，具有广泛的设计历史。本文的研究重点是设计空中系统。设计了一种基于导航的红外系统，用于比较中波和长波红外波段，以探测高压电线，避免致命的撞车事故。一种新的瞄准系统采用了一种新颖的多摄像头设计方法，该方法植根于瞄准任务性能（TTP）指标，以提高在无人机平台上飞行时的大范围性能。对可见光、近红外、短波红外和扩展短波红外的校准图像进行比较，以找出哪种图像对绘图任务的场景对比度最高。最后，设计了一个态势感知系统，利用波长保持人员视线，同时实时绘制火灾边界以避免致命事故，从而确保森林消防员在极端野火条件下的安全。对于上述领航、瞄准、测绘和态势感知系统设计，所产生的理论模型与实验室和实地测量结果进行了比较。提出的校准分析提供了避免结果偏差和公平比较每个宽带传感器系统性能的技术。在每种情况下，理论和测量结果都证明了设计方法对创建航空传感器系统是有效的。在每种情况下，传感器的性能都能满足设计要求，并可通过这些初步研究创建可部署的系统。