当今世界是信息化飞速发展的时代,为打造安全可靠的信息系统产业链,国家对信息系统自主可控的重视程度越来越高,特别是在卫星遥感图像应用领域。受限于传输带宽,星上相机海量监测数据需压缩下传,地面系统实时解码进行后续处理。不同成像模式、不同幅面、不同压缩比导致压缩码流速率变化大,地面解码系统实时解码难。现有地面解码系统软件基于Windows系统开发,不满足自主可控要求,本文对基于Linux的国产操作系统下的软件开发展开研究,并设计实现了完全自主可控的卫星图像实时解码系统软件。通过对图像压缩码流和硬件解码板卡的高效控制,解决压缩码流速率变化大的难点,实现对压缩码流的实时稳定解码。本文首先对解码系统的需求、组成结构以及解码系统软件的主要难点进行了详细分析。其次,依据Linux下解码系统软件的需求拟定设计方案,并设计了四个高内聚、低耦合的处理模块,实现了Linux下的实时解码系统软件。然后,为进一步提高系统实时性,分析了解码系统的处理时延来源,建立了解码系统软件各级缓冲区的传输耗时模型,并据此设计了最优的时延优化方案,使得解码系统在保持极低时延（扫描数据处理时延150ms,凝视数据处理时延100ms）的同时数据吞吐速率可达到1.5Gbps。最后,为提高系统的安全性和稳定性,对解码系统软件的线程安全性进行了分析论证,针对软件中耦合度较高的线程进行优化,有效降低了系统的耦合度,提高了系统可靠性。本文针对Linux下解码系统软件的设计和优化展开研究,实现了完全自主可控的高时效解码系统软件,且功能和性能均满足实际应用要求。本文成果提高了卫星遥感图像领域解码系统的国产化程度,有效促进了国产化软件生态的发展。