为了实现对快速运动目标高精度跟踪, 对光电跟踪系统中的自抗扰控制技术进行了研究。根据速度闭环传递函数, 利用三阶非线性扩张观测器估计系统状态变量, 实现对不确定性因素的补偿, 通过改变位置环被控对象传递函数提高系统的跟踪精度。对系统进行仿真与实验研究, 分析自抗扰控制对光电跟踪系统动态和稳态性能的影响, 与PI控制相对比, 结果表明: 对于高速运动目标, 利用自抗扰控制技术可以将系统的跟踪精度提高7倍左右; 对于低速运动目标, 由于摩擦和系统噪声的影响, 系统的跟踪精度仅提高了4倍左右。若在控制回路中引入相位超前环节, 可以将系统的超调量降低40%, 进一步改善了系统的动态性能, 该技术的实现对于高精度跟踪控制的研究具有重要的应用价值。

基于广义惠更斯-菲涅耳原理、交叉谱密度函数，利用修正Von Karmon谱模型以及ITU-R颁布的大气折射率结构常数模型，推导出部分相干高斯-谢尔光束在大气湍流中传输时的束宽及角扩展表达式，讨论并对比斜程和水平两种传输方式下天顶角、传输距离、湍流强度、相干长度等参数对光束束宽与角扩展的影响，同时分别从相对束宽和相对角扩展的角度分析各种参数对于光束抑制湍流能力的影响，并给予相应的物理解释。结果表明：当天顶角小于π/3时，光束在斜程传输时的光束扩展和角扩展量接近于垂直传输，所受湍流影响很小。传输距离大于1 km时，束宽和相对束宽随传输距离的增加而明显增加。光束相干长度越大，光束所受湍流影响越大，而束宽及角扩展会随之减小。

为了对振动图像进行稳像处理及相机平台稳定装置的设计提供理论依据，研究了视轴抖动对成像质量的影响。分析了视轴抖动的原因及特点，在此基础上，提出了按图像灰度算法分析振动模糊图像的方法。利用仿真模型获得了视轴抖动情况下，不同抖动参数所对应的模糊图像的仿真图。搭建了一套振动成像实验装置，在实验中加载不同的振动源，可以得到不同振源下的模糊图像。利用图像的灰度均方误差评价成像质量，结果表明：在误差允许范围内，不论是在实验条件下，还是在仿真条件下，视轴抖动对成像质量影响的结果基本一致，从而验证了仿真算法的正确性。在实际应用中，可以通过仿真来分析视轴抖动对成像质量的影响。