为实现长焦航测相机内参数及畸变参数标定，提出利用室外检校场对相机进行标定的方法。介绍了该方法由初值到精确值的两步法的求解步骤、计算过程及实验过程。首先通过给定已知特征点位置信息以及不同角度不同位置下拍摄的影像，通过特征点提取及匹配，根据像点坐标与世界坐标的线性对应关系，基于直接线性变换算法建立约束方程求取相机参数初值，进而通过混合LMQN(Levenberg-Marquardt与Qusai-Newton)迭代优化加速求解精确值。与精密测角法比无需精密设备的操作及记录，只需不同位置不同姿态拍摄多张包含精确位置信息的检校场影像即可。最后进行标定实验并对结果分析，基于检校场的标定方法在参数解算中特征点最大投影误差为2.471 pixel，标定参数主点精度为9.7 μm (＜2 pixel)，主距精度为4.3 μm (＜1 pixel)，解算相机拍摄位置精度0.035 m，满足测绘应用的精度需求。

A method to generate Airy beam by combining the Fresnel holographic lens and the cubic phase of Airy beam is proposed. The detailed theoretical derivation to express the optical transform principle of the proposed method is presented. And excellent experimental results are demonstrated. It is shown that this approach works well and simplifies the experimental facility effectively, especially reducing the optical system length to half of that of the conventional method. In addition, the proposed method can realize the beam propagation trajectory control of Airy beam and generate Airy beam array.

A method is proposed to compensate the output drift for cooled infrared imaging systems at various ambient temperatures. By calibrating the cryogenic infrared detector which absorbs the radiant flux of blackbody directly, the internal factors can be obtained. Then, by combining the calibration result of infrared imaging system at an arbitrary ambient temperature, the output drift can be calculated and compensated at various integration time and ambient temperatures. Experimental results indicate that the proposed method can eliminate the effect of ambient temperature fluctuation on the system output efficiently.

为研究在重力作用下主镜支撑系统对经纬仪主镜处于不同工作角度时面形误差的影响，以600 mm口径主镜为研究对象，利用Abaqus软件分别建立了600 mm主镜在加工状态下和工作状态下的有限元支撑模型，并进行了重力变形分析，然后借助4D干涉仪对在不同支撑系统下的主镜进行相关的面形检测。实验结果表明，在吊带支撑系统和主镜室支撑系统下，主镜的自身面形误差RMS为16.18 nm和16.90 nm。利用有限元分析了理想状态的主镜在不同仰角工况下的面形误差，结合主镜自身的面形误差，计算得到了主镜面形误差在光轴由水平变化到竖直的过程中逐渐变大，其RMS最大为19.58 nm，表明该主镜室支撑系统具有良好支撑效果，可满足工程要求，同时也验证了主镜室支撑系统有限元理论模型的准确性。

针对大口径地基红外辐射测量系统在辐射定标时存在定标时间长、成本高和设备机动性差等缺点, 提出一种仅采用低温面源黑体实现红外系统宽动态范围定标的方法.首先对红外系统中的衰减片进行标校, 测量其实际透过率并计算其辐射量; 然后采用低温面源黑体在两个积分时间下分别进行辐射定标, 根据定标结果解算系统响应率、杂散辐射和探测器自身偏置; 结合标校获得的衰减片特性对低温定标结果进行外推, 即可获得宽动态范围定标结果.为验证该定标方法有效性, 分别采用该方法和通用的高温黑体加大口径平行光管定标法, 对Φ600 mm红外系统进行宽动态范围辐射定标实验.实验结果表明：本文方法的宽动态范围定标误差小于10.25%, 能够满足该系统的辐射定标精度要求.该方法只需要一个低温黑体即可实现红外系统的外场宽动态范围辐射定标, 操作简单、实时性强, 具有一定的应用价值.

针对导弹发射姿态测量问题, 提出采用高速摄像机通过斜瞄和平瞄姿态测量方法求解导弹中轴线俯仰角和方位角, 仿真典型导弹起飞段近距离姿态测量, 分析两种测量方法对导弹飞行姿态测量精度和适用性。仿真结果表明：平瞄和斜瞄姿态测量方法, 测量误差在02°以内。斜瞄方式使用更便捷, 通用性好。平瞄方式测量精度高, 数据处理方法、机械结构相对简单, 在适合的应用场合优势明显。此分析方法、分析结果为姿态测量方法选取和研究等提供一种可行的途径, 也可为其它运动目标的姿态测量提供借鉴。

为了实现三维角度的同时测量, 提出了一种基于柱透镜组的小角度测量方法。首先, 在传统激光准直法的基础上, 采用柱透镜组和特殊的四面体反射镜代替平面反射镜作为合作目标, 用于表征三维角度的变化。然后, 利用矩阵分析光束在传播过程中的形状、位置参数变化, 说明了采用柱透镜组进行小角度测量的算法。最后, 在实验室条件下对扭转角的测量进行了实验验证。实验结果表明: 在工作距离12 m, 光束直径5 mm时, 扭转角测量范围20′, 测量误差RMS值优于8″, 基本满足非接触小角度测量的要求, 具有一定的工程实用价值。

针对全捷联半主动导引头大线性视场的要求; 分析了四象限光电系统线性视场与目标距离的关系。首先根据系统参数计算不同能见度、不同目标反射率下的目标距离与导引头接收光功率关系; 通过建立光学系统的仿真模型; 利用光线追迹方法获得不同视场对应的探测器光敏面光斑功率分布; 最后结合探测器灵敏度阈值; 得到线性视场与接收激光功率的关系：随着目标距离减小; 线性视场从0°增大到光学设计理论值。实验测试结果表明; 线性视场随着接收功率增大; 从0°增大到±9°; 与理论分析一致。因此; 全捷联半主动激光制导系统设计应该考虑导引头线性视场变化规律。

为了测量弹丸水面落点的位置, 建立了基于CCD相机动态像面的测量模型。该模型通过CCD相机辅助采集相关点位的图像信息, 对水面落点的位置函数以及误差进行了研究。首先, 利用空间几何获得靶船上三定点相对于测量船的方位、俯仰信息。接着, 结合t时刻观测图像上定点的像面坐标, 运用底片常数模型建立像面坐标和角度信息两套参量之间的关系函数, 从而得到目标落点的方位、俯仰信息, 再利用异面交会法计算出目标落点位置。最后, 分析了目标落点位置的误差来源(质心误差, 位置误差)、误差以及各误差源与位置坐标之间的关系。实验结果表明: 在测量船位置精度达到005 m, 图像质心定位精度达到05 pixel时, 在最小交会误差的情况下, 目标落点的位置测量误差分别为28,49,43 m。

为了实现对行星光学远程着陆过程的光学模拟以及满足行星光学远程着陆系统导航算法的地面测试需求, 提出了以商用投影仪显示系统为基础的模拟器光学系统方案, 重点阐述了系统的光学设计思想, 并给出了设计结果。首先, 介绍了模拟器的工作原理和系统组成, 在此基础上, 由技术要求及所选择的投影仪和CCD参数确定了投影镜头和成像镜头的光学系统指标, 最后给出了投影镜头、成像镜头及系统对接的光学结构图, 像差曲线、点列图和MTF曲线图。仿真分析结果表明: 系统的点列图中的弥散斑对称性都很好, 有利于模拟器系统的后续图像处理和判读, 同时系统在Nyquist频率(91 lp/mm)处的MTF设计值接近0.6, 系统整体成像性能良好。设计结果可作为研制行星光学远程着陆模拟器系统的基础。