星间超远距离传输仿真在精密激光测距任务中发挥着重要的作用。激光在星间的传输距离可达几百至百万公里量级，由于探测过程中的波前像差和衍射效应，无法直接采用经典高斯光束追迹的方法对其进行仿真。本文应用模式分解法对星间超远距离衍射传输进行仿真，通过与解析解和夫琅禾费衍射积分计算结果的对比分析以验证仿真精度，分析分解阶数、初始高斯光束腰半径与圆孔半径之比等参数对仿真精度的影响，从而为空间精密激光测距任务仿真提供一种兼顾计算精度和效率的数值模拟方法。

：二维耦合光学摆镜是扫描式星载红外光学系统的关键运动部件，其运动特性对伺服系统提出了高精度位置控制与运动解耦的特殊要求。在建模与仿真分析的基础上，提出了一种新的耦合偏移补偿与分割步进的解耦策略，采用位置环与速度环双闭环的PID控制算法，使用有限转角力矩电机和高精度旋转变压器作为执行与测量元件,以DSP为核心构建了二维耦合光学摆镜伺服控制系统。实验结果表明：该方法设计的控制系统二维运动解耦正确，控制精度高，响应时间短，动态特性好且超调小，可广泛应用于高精度摆动扫描控制系统的研究领域，具有很好的工程应用前景。

光学遥感的邻近效应可以看作大气点扩散函数(PSF)和地表辐射场的卷积, 通过逆向蒙特卡罗法模拟大气PSF, 利用辐射传输模型MODTRAN计算地表辐射场, 获得遥感器入瞳处的辐亮度值.开展不同对比度目标背景物在典型条件下的邻近效应模拟与分析, 结果显示: 目标和背景的反射率分布对邻近效应影响很大, 背景反射率越大, 邻近效应占总辐射的比例越高; 暗目标在亮背景下的邻近效应明显大于亮目标在暗背景下的邻近效应; 固定成像高度和区域, 空间分辨率越高, 邻近效应越明显; 地面气象视距对邻近效应的影响非常显著, 气象视距增大, 邻近效应减弱; 太阳天顶角增大, 邻近效应减弱.模拟结果为高分辨率光学遥感成像系统高精度建模和邻近效应校正算法研究提供了依据.

光学摆镜是某红外目标干扰模拟器的核心部件, 要求光学摆镜运动位置控制精度高、响应时间短。在系统建模和仿真分析的基础上, 提出了一种光学摆镜伺服控制系统的设计和实现方法。光学摆镜伺服控制系统是以DSP为核心, 采用了位置控制回路和速度控制回路双闭环数字PID算法, 利用有限转角力矩电机作为控制系统的执行机构, 使用高精度旋转变压器作为控制系统的测量部件。实验结果表明, 该伺服系统控制精度高, 响应时间短, 具有很好的工程应用前景。

针对光学遥感成像系统的全链路仿真在我国刚刚起步。通过分析能量在大气、场景和遥感器之间传递时发生的各种相互作用，将整个仿真过程分为三维场景构建与组织、遥感器 入瞳处辐亮度图像模拟、遥感器效果模拟三部分，分析了框架中各个模块的功能和模块之间的概念数据流向。最后分析了地形起伏和观测角度变化对成像的影响。 计算显示：像元高度从0增至1 km时，入瞳处辐亮度的最大相对差异可达170%;观测天顶角从180°变为124.4°时，辐亮度的相对差异最大可接近50%。

针对星载可见光相机成像模拟在逼真度和灵活性方面的综合仿真应用需求，研究并提出了一种以三维场景为基础，以光线追踪技术为主要渲染核心，综合考虑卫星轨道和姿态、光照条件、物体光谱特性和周边环境、大气传输、遥感器成像性能等影响因素的全光路成像模拟技术的仿真模型.文中首先从完备性及可扩展性的角度尝试建立了成像仿真系统的综合模型框架，对整个成像链中的各个重要环节进行分层及模块化，并结合目前现有三维技术、光线追踪技术、传感器仿真技术的特点设计各模块之间的调用及接口关系，使其能在较好利用现有计算模型的同时能够对新的算法模型实现有效兼容.随后讨论了模型目前使用的镜头前辐亮度计算模块、光线路径计算模块和传感器效果仿真模块，并针对简单空间探测场景用C++编程语言实现了系统框架和关键模型，生成模拟图像，结果证明该模型在深空光照及大气效果方面有较好的表现，具备较高的仿真度和良好的适应性、扩展性，能够有效支撑卫星光学成像系统的指标论证、算法评估以及效能预估等应用.