高危阿片类毒品海洛因的泛滥, 对国家安定、 社会经济和人民生命财产安全带来了巨大的危害。 高效、 准确的海洛因及其代谢物的检测鉴定方法在打击毒品犯罪, 处理涉毒案件以及公安禁毒工作中具有十分重要的意义。 表面增强拉曼光谱（SERS）兼具检测速度快、 操作简便、 灵敏度高、 指纹识别及无损检测等优点, 能够实现对毒品的高效、 便携检测。 若结合模式识别技术, 可提高数据处理效率、 避免人为错判的发生, 进而实现自动精确分类识别的目的。 针对溶液中微/痕量海洛因及其代谢物, 提出了基于Au/SiO2复合纳米球阵列（Au/SiO2 NSA）的SERS检测与模式识别相结合的方法, 实现对它们的灵敏检测与高效鉴别。 首先, 采用气-液界面自组装和磁控溅射沉积的方法制备了具有良好SERS活性和结构一致性的Au/SiO2 NSA, 以此为SERS基底（芯片）, 结合便携式拉曼光谱仪, 成功实现了对水溶液中海洛因及其主要活性代谢物（6-单乙酰吗啡（6-MAM）和吗啡）的灵敏检测, 检测限低至10-4 mg·mL-1。 然后, 利用模式识别技术中的系统聚类分析（HCA）、 主成分分析（PCA）和支持向量机（SVM）对所获得的谱图数据进行定性/定量分类识别。 结果表明, 在HCA和PCA均能准确分类的基础上, 采用基于径向核函数、 线性核函数、 多项式核函数、 S型核函数中任意一种建立的PCA-SVM模型, 均能够100%地对海洛因、 6-MAM和吗啡进行定性识别； 选取基于径向核函数的SVM模型, 对不同浓度海洛因定量区分的准确率可达90.1%； 而通过基于线性核函数的SVM模型, 对不同浓度6-MAM和吗啡的判别准确率分别为84.8%、 70.2%。 这项工作不仅为基于SERS的灵敏检测与精准鉴别提供了一种具有实用价值的高质量基底（芯片）, 也为对海洛因及其代谢物进行准确的分类及识别给出了可行的方案。

盲元的存在严重影响了红外相机的成像质量，基于场景的盲元检测与补偿方法可以有效地解决此类问题。本文提出了一种改进的局部“3?”方法，通过计算图像的三维噪声获得图像的平均噪声，据此得到盲元检测的最小判据，然后采用局部“3?”方法和中值滤波法对盲元进行实时的动态检测与补偿，并将该方法应用于自研的某中波红外相机中。对黑体成像实验的结果表明，本文方法与辐射定标法相比，盲元检出的重合度平均可以达到82%以上；与传统的局部“3?”方法相比具有相同的盲元检测与补偿效果，但可以将盲元的过检率降低30%以上；地面及载机挂飞成像实验的结果表明，本文方法可以对盲元起到很好地抑制作用，红外相机的昼间和夜间图像均不存在明显异常的黑、白点，图像中景物细节丰富、图像质量优良。因此，本文方法可以对盲元进行实时的动态检测与补偿，在自研的中波红外相机中的运用是可行和有效的。

针对精密测角算法标定线阵相机内方位元素时仅标定一维方向的主点坐标及畸变, 导致该标定算法适应性及精度受限的问题, 提出了一种线阵相机二维高精度内方位标定方法。首先, 分析了线阵相机内方位元素模型, 然后, 针对该模型提出了一种基于二维转台的二维标定方法, 并给出了详细的标定步骤及数据处理方法, 最后, 将本文提出方法的标定结果与精密测角算法的标定结果进行了对比, 结果表明, 本文提出的标定方法的重投影误差为0.34 pixel, 相比于精密测角算法的1.25 pixel, 显著提高了标定精度, 且标定时不需要进行对准、调平等操作, 标定过程操作简单。

为适应复杂的工作环境，提高反射镜的面形精度，设计了基于柔性支撑的RB-SiC材料长条形扫描反射镜。采用三角形单元和四边形单元相结合的背部开放式结构，对扫描反射镜进行了轻量化设计；通过分析支撑点跨距对反射镜变形的影响，对支撑点位置进行了优化设计；设计了万向柔性支撑的结构形式，消除装调和环境变化产生的残余应力；利用有限单元法建立了扫描反射镜组件的模型，计算后面形精度可达到0.023λ；采用自准值法，利用ZyGo干涉仪对反射镜的面形精度进行了测量，测量结果显示扫描反射镜的面形RMS值达到0.029λ。通过模拟无穷远处动静态目标进行了静动态成像试验，成像质量一致，通过飞行试验对地面目标进行了拍摄，扫描反射镜动态成像稳定，所获得的图像质量良好。

：为减小高空光学遥感器的热设计误差，提高其热控效率，利用灵敏度分析方法对高空光学遥感器的热设计参数进行了分析。根据能量守恒定律建立了光学遥感器高空航摄时的热平衡方程，并对影响透镜组件温度分布的热设计参数进行了灵敏度分析。分析结果表明，对流换热、内部热源及构件之间的热阻对高空光学遥感器透镜组件的温差影响较大。试验结果表明，基于灵敏度分析结果的热设计方案合理有效。

大尺寸矩形反射镜结构支撑是离轴三反消像散(TMA)光学遥感器研制过程中的关键技术难点之一。以某临近空间光学遥感器的760 mm×320 mm 三镜为研究对象，系统分析了环境温度对反射镜面型影响的本质原因，得出了温度适应范围与热膨胀系数差(反射镜与支撑结构)、反射镜接口承载能力、柔性支撑刚度之间的关系，形成了一套大口径光学反射镜结构支撑设计思路。提出了一种基于圆切口柔性铰的两轴正交反射镜柔性支撑结构，利用有限元对反射镜组件的光学面型和模态频率进行了仿真分析，通过正弦扫频实验对反射镜组件的结构频率进行了实际验证。在1g重力和10 ℃温度载荷的共同作用下，反射镜光学面型的最大均方根差(RMS)为13.4 nm，满足所提出的λ 45 ( λ = 632 nm)指标要求。反射镜组件最低阶模态频率的分析值和实验值分别为128.67 Hz和124.1 Hz，满足所提出的不低于100 Hz指标要求。

针对大视场角航空相机常用的高空分段拼装式光学窗口阶差小的问题, 提出了一种适用于该类光学窗口的防护装置。分析了高空分段拼装式光学窗口的任务需求和高空工作环境, 完成了整个防护装置的设计; 确定了传动机构的参数并对其传动精度进行了分析。最后进行了振动试验和高空环境模拟试验。分析及试验结果表明, 所研制的防护装置基频达到111.9 Hz, 保证了在外界动态载荷作用下的动力学响应; 低温(-56.5℃)低压(5.5 kPa)环境下传动机构运动平稳、可靠, 速度误差仅为1.3%。该防护装置已成功应用于某航空相机, 试验显示其有效克服了高空气动阻力及低温低压环境的影响, 可以作为其他高空分段拼装式光学窗口防护结构设计的参考。

为确保工作在高空复杂环境下的光学遥感器获得高分辨率、高质量的目标图像，对透射式高空光学遥感器的热控制技术进行了研究。分析了光学遥感器的结构特点及航摄时的外界热环境，建立了光学遥感器的热交换模型，详细计算了传导换热、对流换热系数、气动热等热边界条件。针对该光学遥感器的热控指标，详细阐述了热设计方案。利用IDEAS-TMG软件进行了瞬态热仿真分析，并进行了热平衡试验和热光学试验。分析与试验结果表明，在模拟的高空低温低压环境下，2 h内透镜组温度水平为20 ℃±1.5 ℃，轴向温差不大于3.1 ℃，径向温差不大于1.9 ℃，CCD组件温度范围为20 ℃～29.4 ℃，均满足热控指标要求；照相分辨率为51.5 lp/mm，满足设计指标要求。分析与试验结果证实了设计方案的合理性与有效性。该研究方法和技术路线可为其他高空光学遥感器热控设计提供一定的参考。