针对光电载荷对隔振性能的需求，提出一种采用菱形连杆机构作为负刚度组件，具有高静、低动刚度特点的非线性隔振器（简称菱形HSLDS隔振器）。采用静力学分析方法，建立了隔振器数学模型，研究了刚度参数设定以及非线性调节方法；利用谐波平衡法（HBM）求解动力学方程，分析了各参数对隔振性能的影响关系；采用动力学仿真软件ADAMS及实物样机对理论模型与结论进行了验证。测试结果表明：菱形HSLDS隔振器具有较方便的参数调整能力，零位刚度及刚度非线性可通过拉簧参数与连杆参数进行设定、优化，隔振的刚度非线性优化程度受主隔振器阻尼以及零位刚度参数影响。相比于传统线性隔振器，菱形HSLDS具有显著的非线性隔振优势，可较好地满足光电载荷隔振需求。

针对远距航空相机视场角较小的问题，介绍了目前常用的几种像移补偿技术，并对各种补偿方法进行了比较。采用小面阵相机并结合系统光学元件通过在横滚方向的摆扫实现大场景地面成像，对摆扫过程进行了数学分析，得出了摆扫所需的扫描指令。通过仿真实验验证了推导的数学公式的正确性，仿真结果表明，应用该扫描指令即可通过小面阵航空相机实现地面大场景图像的获取。

在高能激光**系统中, 快速反射镜作为光束指向控制的核心器件, 对提高毁伤效能起到关键作用。针对扩展高能激光**系统光束指向范围的战术需求, 设计了一种万向柔性铰链连接快速反射镜系统。研究了各组成单元对快速反射镜系统性能的影响因素, 分析了单自由度单音圈电机驱动反射镜设计方案的可行性。在此基础上给出了音圈电机和光栅测微仪的设计依据, 进行参数设计, 推导了万向柔性铰链的柔度表达方程, 并验证了万向柔性铰链的弯曲强度。仿真结果表明, 快速反射镜系统具有±3.3°的运动行程, 一阶谐振频率达到了231.04 Hz, 满足了大行程、高带宽的设计要求。

为了提高大行程快速反射镜系统的伺服带宽, 提出一种直线驱动形式的快速反射镜。该快速反射镜以音圈电机作为驱动器, 利用滚珠花键约束驱动器工作方向, 将传统的弧线驱动转变为直线驱动。首先, 对直线驱动快速反射镜进行了结构设计, 重点分析了直线驱动单元的组成形式与特点; 接着, 从约束条件分析驱动形式对系统伺服带宽的影响因素, 并推导两种驱动形式下, 快速反射镜在大行程运动时的动力学方程; 最后, 利用有限元分析得出快速反射镜的机械谐振频率, 并通过实验测试对两种驱动形式下快速反射镜的伺服带宽进行了验证。结果表明, 在相同的实验条件下, 相较于传统弧线驱动形式, 直线驱动形式快速反射镜的机械谐振频率由121.8 Hz提高至229.9 Hz, 伺服带宽由40.3 Hz提高至75.1 Hz, 分别提高了88.8%、86.4%, 满足快速反射镜在大行程工作状态下的高带宽设计要求。

机载光电吊舱的风阻力矩是吊舱结构设计的重要依据之一，越来越受到重视。如果忽略载机的影响，仅根据吊舱自身模型来计算风阻力矩，将带来较大的计算误差。在考虑载机影响的基础上，提出基于“两阶段法”的光电吊舱气动力矩计算方法；并运用该方法计算某低纬度区域警用无人机光电吊舱的方位风阻力矩，所得结果与物理背景及实际现象相符，表明该方法的有效性，为高效、准确地计算吊舱风阻提供了新的思路。

针对高速运动的车辆对光电系统的需求, 提出利用快速反射镜代替原有平面反射镜, 构建上反射镜式光电系统复合轴稳定平台, 并通过理论分析, 推导出该平台的瞄准线矢量方程, 分析瞄准线的运动特性、复合轴稳定补偿原理及控制方法, 并且比较了其与传统一级稳定平台在系统带宽、隔离度方面差异, 最后, 针对实际工程应用, 研究复合轴二级平台轴系安装误差对系统误差的影响。研究结果表明: 上反射镜式光电系统稳定复合轴平台实现了对一级平台稳定误差的补偿, 系统带宽接近快速反射镜带宽, 约为200 Hz, 大幅度提升了系统稳定精度, 但是系统对二级平台的安装误差相对比较高, 其误差需要小于0.05 mrad。

机载传感器侦察及地面数据融合处理是美军军用研究实验室规划的无人机态势感知技术发展的第四等级。独立成分分析(ICA)应用于图像处理是在分析人眼视觉系统特性基础上利用稀疏编码的一种新颖的变换域方法, 具有多方向性、特征提取及边缘建模特性。色彩传递是目前融合图像自然感彩色化的最佳途径。以增强无人机态势感知为目的, 结合两者研究突出波段特征的自然感彩色融合方法。根据场景建立训练图像库并提取独立波段特征信息构建ICA域的分析核和综合核, 在ICA域按照区域能量融合规则生成灰度融合图像, 根据视觉任务将源图像线性映射到色彩通道赋予灰度融合图像彩色信息, 采用控向金字塔对源彩色融合图像和彩色参考图像的各通道进行多分辨率分解, 将各通道的子图像进行均值、方差传递, 最终获得类似彩色参考图像色彩的融合图像。人眼感知和客观评价表明: 融合图像波段特征突出且增强了细节信息, 色彩自然、舒适, 进一步改善了机载平台的场景感知。

运动目标检测是智能视频监控系统中的重要步骤和前提。提出了一种基于随机背景建模的非参数化建模算法, 对场景中运动目标进行快速提取跟踪。在初始化阶段, 从当前像素的邻域中随机抽取样本值作为背景模型; 在模型更新阶段, 引入了随机更新策略和背景传播机制, 能够较好地抑制环境噪声; 在后处理阶段, 给出了一种基于积分图的前景滤波优化方法, 进一步滤除噪声和填充前景空洞。实验结果表明, 在复杂场景条件下, 算法的目标检测性能明显优于其他几种同类算法, 能够较好地抑制噪声干扰, 具有较高的检测正确率。对于360×288像素的测试视频, 算法的计算速度高达120 f/s, 完全可以满足实时应用。

为了解决大俯仰角度方位平台稳定性能降低的问题, 利用两轴两框架稳定平台稳定原理, 分析在传统方位陀螺安装方式下, 大俯仰角度时方位平台稳定性能降低的原因以及正割补偿带来的噪声等问题, 提出在方位平台上安装2个正交的方位、横滚陀螺, 解算出瞄准线方位惯性角速度, 从而实现大俯仰角度下的方位稳定控制方法。仿真实验验证了该方法可以提升大俯仰角度下两轴两框架平台的方位稳定控制性能, 减小陀螺噪声对控制性能的影响, 在同等条件下, 方位稳定误差峰峰值由450 urad减小为250 urad。