海面目标受海水扰动影响, 难以被宽波段光电传感器探测识别。高光谱传感器可以获取海面目标和水体的光谱数据, 利用目标和海水的光谱特性差异可以有效抑制海面扰动影响, 提高探测识别能力。针对高光谱数据降维融合容易丢失海面弱小目标问题, 研究了弱小目标光谱数据融合方法。通过相似性分类产生类矩阵, 由类矩阵主成分变换的降维投影矩阵来投影变换原有光谱数据, 获得降维数据矩阵。降维矩阵通过空间变换转换到RGB彩色空间, 生成伪彩色融合图像。通过远距离弱小目标和水中鱼群高光谱数据, 验证了改进方法的融合性能。实验结果表明: 相似性分类融合方法不仅能将高维光谱数据融合成一幅伪彩色图像, 还能有效避免弱小目标融合丢失问题, 提高了目标探测识别能力。

为扩大重点区域防御的侦察范围及对来袭目标的定位,在双单元交互测量定位算法的基础上,利用相邻阵列单元接力测量,由中心处理单元完成被动测距、坐标转换与数据融合,提出了一种基于阵列式光电侦察系统对空目标定位算法,建立m×n光电侦察阵列对空目标定位算法数学模型.通过MATLAB完成了2×2阵列单元对单目标定位仿真验证与误差分析.结果表明,该算法实时输出了目标三维航迹数据,实现了光电侦察阵列对空目标的定位,与理论真值相比,平均定位误差绝对值小于7 m.

提出分离式水面探测器与其载体——水下运载器在动态基准条件下的空间间接定位算法。通过对解脱点处的大地直角坐标系、水下运载器坐标系、分离式水面探测器坐标系间的平移、旋转变换，及基于直线加速度计的二次积分位移矢量运算，推导出水下运载器与分离式水面探测器在动态基准下空间间接定位算法的数学解析模型。仿真表明：该模型能真实反映分离后的水下运载器在分离式水面探测器位置处大地直角坐标系中的空间位置关系。

为了在实验外场和装舰现场克服舰船光电装备多传感器光轴一致性标校中由于环境限制、舰船摇晃等造成的操作困难，提出一种舰船光轴检测仪方案。通过共光路和光谱转换技术实现激光光轴与可见光轴的耦合，激光像斑在可见光通道输出成像视频，依据像斑中心与装备十字刻线位置关系判断激光与可见光光轴的一致性。应用CAD/CAE技术对光轴检测仪的关键器件——光轴耦合单元进行仿真分析，得到-10℃～+40℃温度范围内的反射镜面平行性误差分别为13.576332″和16.397421″；整机环境实验结果表明，光轴检测仪本身精度误差小于20″，满足光电装备光轴的一致性要求。

为了改善光电稳瞄系统的视觉效果，使视频图像更加适合于人眼观察，并且有利于对目标的自动跟踪效果，将直方图均衡化处理与拉普拉斯边缘锐化处理相结合，在增强对比度的同时尽量保持边缘细节。仿真结果显示采用本文算法能够有效改善视频图像的视觉效果。

针对同时存在参数不确定性和结构不确定性的非线性光电伺服系统，运用自适应原理对系统的参数进行在线估计,同时提出一种改进的指数趋近律，并结合滑模控制(变结构控制)策略设计系统的滑模自适应位置控制器(APR)。以等效正弦1.2sin(0.93t)作为仿真输入，在0.45s后跟踪误差小于60μrad，表明该控制方法对此类不确定非线性系统的控制效果良好。

为使两轴周视光电探测系统在三自由度扰动和大像旋条件下搜索并跟踪水面目标，在虚拟天际线焦平面像五自由度解析表达式基础上，推导出以目标像点和像旋中心线距离作为补偿截距的周视大像旋稳海天线方位截距补偿算法。通过对补偿截距与系统焦距的比值求反正切函数得到补偿角的绝对值，将目标像点和像旋中心点坐标转换到方位旋转坐标系下，并以转换后二者横坐标的代数差正负号作为补偿量的符号判据。该算法是在存在非线性大角度像旋情况下使目标像点逼近像旋中心线，与俯仰机构的向量角补偿算法联动能够使目标像点始终逼近焦平面原点。数学模型仿真验证了单次补偿能够将残差减小到1%左右，真实工况试验也验证了方位截距补偿算法的合理性。

由于环境温度的作用，光学器件在应用环境中的热变形对光学仪器的整体性能产生重要影响，利用有限元分析系统对光学器件进行热变形分析，为器件设计提供科学依据和有效支持。提出基于Ansys的热变形仿真分析方法。该方法包括问题分析、Ansys热变形仿真和数据分析3个步骤，并对每一步内容作了详细阐述和说明。以某光学仪器的关键器件为分析对象，用该方法进行了热变形仿真，应用Matlab软件进行结果数据分析，得到了器件反射镜面在40℃和－10℃环境温度影响下产生的平行差分别为7．62412″和8．56317″。所得结果与实验结果基本一致，证实了该方法的有效性。

为提高伺服系统跟踪精度，利用现代计算机辅助控制技术，用软件进行坐标变换与反变换、数字计算与滤波和再生补偿量的计算，构成具有再生反馈(近似前馈)的复合控制跟踪系统，最终实现对高速运动目标的高精度跟踪。此技术应用于国家某重点项目中，经过陆地试验和海上试验，充分验证了试验效果很理想。本技术可应用于各种运动目标的跟踪系统中，可有效提高系统跟踪精度。