张升伟长期从事陆基、机载及星载微波遥感器研发与应用研究，突破了八五科技攻关项目“机载海洋雷达高度计”的全去斜坡处理关键技术；在八六三航天领域 项目“高空间分辨率综合孔径微波辐射计关键技术研究”中，提出了基底噪声去除及归一化处理的方法，在国内首次获取了地物目标的综合孔径微波辐射图像；担任神舟四号飞船“多模态微波遥感器”辐射模态主管设计师，研制完成我国第一个星载微波辐射计，解决了系统失配/波动等问题，提高了系统可靠性；主持完成中科院院创新方向性项目“月球探测卫星微波遥感系统探测方案与关键技术研究”，突破了月壤厚度反演的关键技术，建立了月表媒质的微波辐射、衰减及传播模型，为我国绕月探测工程的立项作出了突出贡献；担任风云三号卫星有效载荷“微波湿度计”副主任设计师，研制成功我国第一台系列化、业务化星载微波辐射计。先后获得中科院参加载人航天工程优秀工作者荣誉称号，我国绕月探测工程立项突出贡献荣誉证书；中科院科技进步二等奖一项，总装备部军队科技进步一等奖一项；发表论文20余篇。