对日盲紫外预警和红外预警的相关发展现状进行了综述。针对当前对临近空间导弹预警载荷的应用需求,提出了一种覆盖日盲紫外(250~280 nm)、中波红外(3 000~5 000 nm)双波段预警系统。系统采用双波段实现对导弹等**目标的探测和预警,可以有效的减少虚警率。该光学系统利用一个离轴三反系统作为主光学系统,利用分束器分别实现对两个波段的分光。根据两个波段光学系统所使用的探测器以及相应的应用需求,完成了对两个波段光学系统结构计算与光学设计工作。设计完成之后,两个波段光学系统的MTF在奈奎斯特频率分别为: 日盲紫外MTF＞0.8@39 lp/mm,中波红外MTF＞0.8@17 lp/mm,两个光学系统最大RMS光斑直径小于一个探测器的尺寸,单个像元能量集中度大于80%。

龙虾眼光学聚焦系统是一种模仿龙虾视觉的光学系统,适用于卫星平台上的软X射线成像探测.根据掠入射原理, 分析和计算了Angel型龙虾眼光学系统采用不同金属镀膜时光子能量和全反射临界角、反射率的定量关系; 提出一种计算龙虾眼光学系统有效探测面积的方法, 推导了相关的理论计算公式并进行了蒙特卡罗仿真试验, 理论计算值与蒙特卡罗仿真结果吻合很好, 龙虾眼X射线光学系统在1~10 keV能段的有效面积与光子能量近似呈负指数关系, 具体的参量与镀膜的粗糙度有关.

为研究用于X射线脉冲星导航的探测系统性能,推导了在光子计数模式下探测系统的信噪比和最小可探测功率的关系表达式,并搭建测量信噪比和最小可探测功率的实验装置.测量了系统的最小可探测功率以及在不同光功率、不同累积时间和不同阈值电压条件下探测系统的信噪比.通过对X射线光子到达时间的测量,构造了X射线脉冲累积轮廓.实验表明: 随着光功率和累积时间的增加,累积脉冲轮廓的信噪比提高,累积脉冲轮廓趋于光滑;当阈值电压为-150 mV时,信噪比为26.3,累积脉冲轮廓最优;系统的最小可探测功率为3.5×10-16 W.

论述了X射线脉冲星辐射光子探测与累积脉冲轮廓构造模型，分析了通过光子计数获取的累积脉冲轮廓的噪声特点，提出了基于非归一化Haar小波的消噪算法，推导了基于Haar小波消噪的阈值函数的最佳参数计算公式。在X射线脉冲星导航地面模拟系统上进行了实验研究，结果表明，消噪后的累积脉冲轮廓峰值信噪比提高2 dB以上。通过蒙特卡罗模拟分析，证实消噪后的累积脉冲轮廓有助于提高脉冲到达时间的测量精度。

The pulse time of arrival (TOA) is a determining parameter for accurate timing and positioning in X-ray pulsar navigation. The pulse TOA can be calculated by comparing the measured arrival time with the predicted arrival time of the X-ray pulse for pulsar. In this study, in order to research the measurement of pulse arrival time, an experimental system is set up. The experimental system comprises a simulator of the X-ray pulsar, an X-ray detector, a time-measurement system, and a data-processing system. An X-ray detector base is proposed on the basis of the micro-channel plate (MCP), which is sensitive to soft X-ray in the 1–10 keV band. The MCP-based detector, the structure and principle of the experimental system, and results of the pulse profile are described in detail. In addition, a discussion of the effects of different X-ray pulse periods and the quantum efficiency of the detector on pulse-profile signal-to-noise ratio (SNR) is presented. Experimental results reveal that the SNR of the measured pulse profile becomes enhanced as the quantum efficiency of the detector increases. The SNR of the pulse profile is higher when the period of the pulse is smaller at the same integral.

在原有X射线脉冲星导航地面模拟系统的基础上，提出了新的方法，对该系统的时间分辨率与时间精度进行了优化，进而提高航天器导航的精度与实时性.所采用的具体方法为：1)改进基于微通道板（MCP）的光子计数探测器；2)采用高精度的时间测量系统。比较改进前后的探测系统拟合的脉冲轮廓，分析改进后系统的MCP增益对脉冲轮廓探测的影响。实验结果表明，在同样的实验条件下，改进后的探测系统计数率更高。改进后的探测系统在每块MCP工作电压为-800 V时， Bin的值为1.5 ms，积分200 s后能够得到较好信噪比的脉冲轮廓。

采用Au作为感应读出式光子计数成像探测器的光阴极，在分辨率测试板上蒸镀了薄膜厚度为15 nm的Au作为透射式阴极。实验测试了加Au阴极后微通道板(MCP)的增益性能，探测器的分辨率和计数率等成像性能，与未加Au阴极时相应的系统性能做了对比。结果表明, 加Au阴极后MCP的脉冲高度分布呈准高斯型，随着MCP工作电压的提高，脉冲高度分布曲线的峰值向高增益方向移动，曲线的半峰全宽(FWHM)逐渐变宽；Au阴极有效提高了光子计数成像探测器的探测效率和信噪比；分辨率测试结果表明加Au阴极后探测器的空间分辨率优于75 μm，随着计数率的提高分辨率将会下降，在保证系统分辨率优于150 μm时计数率可达到13.5 kHz。