针对尺度不变特征变换（SIFT）算法配准可见光和合成孔径雷达（SAR）图像时性能较差的问题，提出了一种基于改进光学-SAR图像的SIFT（OS-SIFT）可见光和SAR图像配准算法。首先，利用非线性扩散滤波构建可见光和SAR图像的非线性扩散尺度空间，并采用多尺度Sobel算子和多尺度指数加权均值比算子分别计算可见光和SAR图像的一致性梯度信息。然后，用图像分块策略剔除尺度空间第一层后对尺度空间进行分块，在一致性梯度信息的基础上提取Harris特征点，得到稳定且均匀的点特征。基于梯度位置和方向直方图模板构建描述符并对其进行归一化处理，以克服影像间的非线性辐射差异。最后，利用欧氏距离进行特征匹配，并采用快速抽样一致性算法剔除误匹配。实验结果表明，相比联合位置、尺度和方向的SIFT算法和OS-SIFT算法，本算法的匹配率有明显提高，均方根误差也相对较低。

采用陀螺仪直接测量光电平台内部载荷的惯性角速度构建反馈，可以在运动载体上控制视轴惯性角速度，实现稳定成像。陀螺捷联惯性稳定控制能够构建前馈，有效提高系统带宽、减小控制误差，但对陀螺安装位置有要求。本文提出了在陀螺直接反馈的机械安装条件下等价捷联稳定的控制方法，并考虑平台基座约束条件建立了动力学模型。该模型显露了光电平台基座安装刚度引入的 谐振问题。针对被控对象中的一对谐振和反谐振环节，基于稳定的零极点对消设计滤波器消除谐振。综合利用陀螺直接测量的框架惯性角速度和编码器测量的机械框架相对转角构建等价捷联惯性稳 定回路。在等价捷联惯性稳定回路中，采用内回路干扰抑制结合基于逆模型前馈的复合控制方法，有效拓展控制带宽，提高对指令的跟踪精度和对载体姿态晃动的隔离性能。仿真和实验结果表明： 该方法有效抑制了安装基座弹性约束力矩的谐振，且与陀螺直接反馈控制相比性能更优。对幅值为1 (°)/s、频率为1 Hz的典型正弦角速度指令进行跟踪，均方根误差由1.75 (°)/s减小到0.23 (°)/s，在1 Hz处扰动隔离度由18%减小到2%。

针对异源图像配准算法复杂度高且处理速度慢的问题,提出了一种可见光图像与合成孔径雷达(SAR)图像的快速配准算法。在图像预处理阶段去除可见光图像和SAR图像中的冗余信息,分别采用高斯低通滤波和非局部均值滤波(NLM)算法对两种不同类型的图像进行滤波。然后采用多尺度Harris方法检测并提取特征点,利用梯度位置方向直方图(GLOH)对特征点进行描述子构造。最后,基于反馈机制重构原始图像中的特征点,得出待匹配的特征点在原始图像中的实际位置,从而完成原始图像中的特征点重构及匹配。实验结果表明:相比SIFT-M(Scale invariant feature transform-modification)算法,该算法在平均配准精度维持在80%以上的前提下显著缩短了运行时间,具有重要的应用价值。

为了更有效地检测出红外弱小目标,通过分析红外图像中弱小目标与其邻域背景的特征差异性,提出了一种基于统计特征和桥梁方法的红外小目标检测算法。在滑动窗口范围内提取像素值的均值、方差等特征,根据这些统计特征和桥梁方法判断该窗口范围内有无红外小目标;如果存在小目标,记录下其位置;对小目标区域进行二次筛选。研究结果表明,所提算法相对于较经典算法,虚警率降低了58%以上。

目标定位是无人机侦察系统中至关重要一步。为增强无人机侦察目标定位的实时性、提高定位精度及侦察效率, 提出一种多目标实时定位的方法, 建立主次目标定位几何关系及坐标转换模型, 结合已知数据信息求取各目标大地坐标, 并用蒙特卡洛法分析目标定位误差。最后, 基于即将组网成功“北斗二代”卫星导航系统对无人机空中定位, 同时采用递归最小二乘算法滤波处理, 提高了目标定位精度。研究及实验结果表明, 北斗导航定位能够有效提高无人机空中定位精度, 且有望达到厘米级精度, 同时采用RLS滤波处理能使目标定位精度提高10 m左右。该方法能够有效增强无人机定位实时性, 提高定位精度及侦察效率。

根据现有无人机光电定位方法对动态目标定位的局限性，借鉴光电经纬仪角度交会定位方法，提出改进的基于机载光电平台的双机交会定位系统.介绍了交会定位系统的构成及其工作原理，构建辅助坐标系，对视轴向量进行齐次坐标转换，建立双机交会定位模型.研究了交会定位中载机相对目标位置对定位精度的影响，给出了理想的测量位置，得到最优定位位置，最优交会角为69.984°.最优位置下，当目标距离双机基线20 km时，定位均方根误差为38.043 4 m.分析了卡尔曼滤波对定位结果的影响，建立合适的滤波模型，滤波后的定位均方根误差减小到13.584 2 m.

在航天航空光学遥感舰船目标检测中, 受大气、光照、云雾和海岛等海面不确定条件的影响, 传统的舰船检测方法存在检测效率低和可靠性差等问题, 因此, 本文提出一种无监督海面舰船目标自动检测方法。该方法以视觉显著性为依据, 结合多显著性检测模型快速搜索海面目标, 生成显著图后对其进行粗分割, 对提取的目标切片做标记并进行精细分割, 利用改进的Hough变换旋转目标主轴以保证目标对Y轴的对称性; 对可能检测到的厚重云层和岛屿等伪目标使用梯度方向特征进行鉴别, 通过判定目标在360°范围内8个区间的梯度幅度统计值, 确认舰船目标及去除伪目标。实验结果表明, 该舰船检测方法能够成功提取海面上大小不同, 位置随机分布的舰船目标, 准确获取舰船目标的数量和位置信息, 在大量真实光学遥感图像上的测试结果显示, 本文方法检测准确率高于93%, 通过目标鉴别处理, 剔除伪目标后, 虚警率可低于4%, 鲁棒性较强。

飞机姿态测量是无人机系统目标定位的重要环节。该文拟采用多台北斗天线测姿, 分析了北斗接收天线测姿精度对机载光电平台目标定位精度的影响。为此, 本文建立机载光电平台目标定位系统模型, 用蒙特卡洛法分析目标定位误差,并对飞机姿态测量误差在0.05°~1°范围内以及飞行高度在1 000~8 000 m时的垂直下视和斜视目标定位误差进行比较。实验结果表明, 在姿态测量误差及飞行高度范围内, 垂直下视目标定位高程误差在20 m左右, 平面定位误差为23~65 m; 斜视定位（-60°斜视, 俯仰轴以水平向前为0°）大地高误差为20~30 m,平面定位误差为24~71 m。同时分析了天线摆放及基线长度对测姿精度的影响。目标定位误差主要与飞机姿态角测量误差、北斗系统误差、光电平台方位角和高低角测量误差有关, 还与目标与飞机之间的斜距有关。飞行高度越大, 光电平台高低角越小, 斜距越大, 则目标定位误差越大。基线越长, 测姿精度越高, 当基线垂直时, 横滚角误差最小。

针对大功率永磁同步电机驱动的光电跟踪转台, 提出了一种基于特征系统实现算法的控制模型辨识方法。首先, 根据永磁同步电机的矢量控制原理, 对白噪声测试系统进行了系统配置; 其次, 采用功率谱密度函数的分析方法对系统的输入和输出数据序列进行了分析, 得到了系统的频率响应函数; 最后, 通过特征系统实现算法对系统的马尔可夫参数进行了辨识, 获得了光电跟踪转台的控制模型。实验结果表明: 采用特征系统实现算法可以精确地辨识出光电跟踪转台的控制模型, 该控制模型能够较好地反映系统的动态特性, 为控制器算法的设计提供了理论依据, 具有较好的实用性。