利用逐线积分方法，建立了一种均匀大气中氧气 A吸收带平均透过率快速计算模型。模型采用等波数间隔取样，能根据大气温度和压强自动选择谱线线形，并利用直和模型进行快速近似计算 Voigt线形函数。在不同大气模式下设置不同传输路径，利用该模型计算氧气 A带平均透过率与路径长度关系曲线，并将计算结果与 Modtran软件计算结果进行对比。从对比结果可知，不同路径下模型计算的平均氧气透过率最大相对误差均小于 2%，计算时间均小于 1s，具有较高的准确度和计算实时性。计算结果表明该模型能够在均匀大气中对氧气 A带平均透过率进行快速准确计算。

针对大视场红外凝视成像系统中非相似成像对目标形状、运动规律产生畸变影响而造成的跟踪困难, 提出了一种基于梯度熵权的目标质心定位模型, 并结合卡尔曼滤波实现了大视场中多目标跟踪.该模型利用灰度梯度来描述小目标的概率分布, 并求取目标8个方向区域内的梯度熵权, 来表示目标不同位置与质心的相关程度.提出了多方向最大梯度法来提取大视场中的天地分界线, 确定深空背景区域, 通过背景抑制提取航迹起始点.采用线性路径规划方法, 解决了目标相遇时卡尔曼滤波模型之间的互相干扰问题.实验结果表明: 所提方法在视场角为70°和180°的三种背景下, 可准确跟踪多个航模、飞机和导弹目标, 与传统跟踪方法相比, 跟踪中心定位误差低、准确率高, 平均帧速提高了约1.5倍.

在设计三通道非成像氧气吸收被动测距系统过程中，确定各通道光电倍增管的绝对光谱响应率对确保系统测距精度具有重要意义。为了克服光电倍增管灵敏度高、易饱和而导致的单色光功率测量困难的问题，提出了一种光电倍增管绝对光谱响应率测量方法。在该方法中，利用积分球与可调狭缝构建通量可调的系统光源，利用响应率已知的标准探测器测量单色光源辐射功率。搭建了光电倍增管绝对光谱灵敏度测量系统，并对三根滨松H10722-01型光电倍增管模块进行绝对光谱响应率测量。同时，为了检验该测量方法的有效性，在外场条件下开展了近程被动测距实验，将测量得到的光电倍增管绝对光谱响应率作为三通道被动测距系统各通道的光谱响应率参数。实验结果表明：在60～300 m范围内，测距平均相对误差为6.25%。实验结果证明了该绝对光谱响应率测量方法的有效性。

针对目前靶场试验目标丢失后（特别是在发射阶段），红外经纬仪难以寻回的问题，提出了利用大视场红外凝视成像技术进行改善的方案。首先分析了靶场目标的最佳红外工作波段；其次，分析了大视场中靶场目标的成像和运动特殊性；最后，根据靶场的探测性能要求，论证了大视场红外系统的视场大小。综合多项因素，论证了视场角在57.4°~74.65°的大视场红外系统可满足靶场的探测需求，也可改善靶场试验目标丢失后难以寻回的现状，降低了漏警率。

为了解决氧气A吸收带被动测距中使用高光谱成像系统存在测量实时性差的问题，提出了一种氧气A吸收带平均透过率的多光谱非成像测量方法。该方法利用3个窄带滤光片分别采集目标位于氧气A吸收带及其左右带肩的辐射强度信息。选择光电倍增管作为光电转换器件，在外场条件下开展氧气A吸收带平均透过率测量实验。建立了氧气A吸收带透过率的逐线积分模型，通过对比实验测量值与模型理论值验证了该方法的可行性。对比结果表明，在测量距离为100~400 m范围内，氧气A吸收带平均透过率的测量误差在0.146%~1.576%之间，证明了该方法的可行性。

为对室内不拆装情况下大型或整车上的多谱段光电装备进行光轴平行性检校，设计了大尺度多光谱多光轴平行性检校系统。系统采用一个多光谱平行光管提供多个谱段的无限远目标，通过二维移动平台实现平行光管的室内大跨度移动。利用倾角传感器、双线阵CCD测量系统和姿态调整机构来恢复和保证平行光管移动前后的光轴平行性，实现室内分布在车体上不同轴距不同谱段光电装备的光轴平行性进行统一检校。系统设计方案和误差分析结果表明: 该系统平行光管移动前后的光轴平行性总误差小于0.142 mrad，在提高检校精度的同时还大大减小了光轴平行性检校的工作量; 各分系统中倾角传感器和姿态调整机构误差对系统总误差贡献最大，通过选用更高精度的分系统还可进一步提高系统的总体精度，满足更高精度装备的光轴平行性检校要求。

超大视场红外凝视成像系统具有视场大、被动探测、凝视探测等独特优势，但当系统用于弱小目标检测时，由于背景复杂、噪声干扰、目标信息少等问题，检测的准确性和效率往往不高。本文通过采用超大视场中空时域融合处理的思想，提出了一种基于最大化背景模型进行背景抑制的改进方法。该方法首先通过图像预处理、多帧差分选取研究区域；然后通过改进的背景预测模型检测疑似目标点；最后，利用邻域相关准则判定真实目标。通过实验证明：该方法将原方法中的目标信噪比提高了5 倍以上，灰度值提高了10 倍以上，而且保留了更多的目标信息。同时目标检测时间减少了50%以上，提高了检测准确性和检测效率。

降雨对目标辐射的传输会产生严重衰减，从而给基于氧气吸收的被动测距技术带来一定的影响。在理论分析降雨天气条件下大气及雨滴粒子对目标辐射散射衰减作用的基础上，在降雨天气时对固定距离为2360 m 处的卤钨灯目标进行了被动测距实验。实验采用分辨率为1 nm 的光谱仪采集卤钨灯目标在740～790 nm 波段的光谱辐射，通过设置不同的目标提取阈值提取目标辐射光谱，并根据被动测距技术的原理计算氧气吸收率；然后利用相关K 分布法建立的氧气吸收率与路径的关系模型解算目标距离。结果表明：不同的目标提取阈值对测距精度有影响，文中选用的0.8、0.9 和0.99三个目标提取阈值，选择0.9 时测距精度最高；经平均处理后的目标光谱更接近真实光谱，测距精度高。

对线阵CCD图像边缘检测的直接直线拟合法和基于梯度算子直线拟合法进行了比较研究。利用线阵CCD对线材目标进行宽度测量, 并分别用两种方法对采集目标图像进行边缘位置检测。经检测得到, 直接直线拟合法和基于梯度算子直线拟合法的检测精度分别为0.579％和0.039％, 标准差分别为0.037 mm和0.169 mm。结果表明, 直接直线拟合法精度较低, 但稳定性较好;基于梯度算子直线拟合法精度较高, 但结果容易受到随机噪声的影响。

在线阵 CCD检测系统中, 图像的边缘检测是关键技术之一。传统阈值比较法容易受到随机噪声的干扰, 为了减少这种干扰, 提出了一种基于 Sigmoidal函数最小二乘拟合的一维图像边缘检测方法。利用 Sigmoidal函数对图像边缘区域内所有点的灰度信息进行最小二乘拟合, 能够有效避免单个信号点上的噪声对测量结果的影响。对拟合函数一阶求导, 并寻找其一阶导数最大值对应点, 该点即为图像的边缘位置。实验分别采用阈值比较法和基于 Sigmoidal函数最小二乘拟合法, 对采集图像的边缘位置检测结果进行比较, 实验结果表明, 基于 Sigmoidal函数拟合方法稳定性好, 具有较高重复精度, 能够有效抑制系统随机噪声的影响, 具有较好的检测效果。