为了准确评估车载桅杆型光电探测系统在设计阶段的效能, 提出了将与探测系统直接相关的光电分系统、桅杆分系统、载车分系统进行参数综合化来分析系统作战效能的方法。引入模糊综合评估方法, 以专家打分为主要评估手段对车载高架式光电探测系统进行基于总体的作战效能评估研究。将该评估方法应用于某车载高架式光电探测系统, 对其搜索跟踪与引导能力、系统可用能力、系统生存能力进行了量化评估。上述三项指标的效能评估值分别为79、85和87, 而系统总体效能值为82, 这与系统的实际效能基本一致, 证明了本方法具有一定的科学性, 可推广至其他光电类系统的作战效能分析。

以车载光电桅杆系统为主体, 对光电桅杆的分类与特征进行了探讨, 总结了光电桅杆技术应用上的现状及其关键技术, 对光电桅杆技术的发展趋势进行了分析, 为光电桅杆的研制与应用提供参考。

为定量分析大尺寸望远镜自身重力对主镜镜面变形造成的影响，采用有限元的手段以非线性分析方法的 ABAQUS软件为研究工具对某大尺寸望远镜主镜组件进行了精确有限元分析。在分析过程中将罚函数的摩擦形式引入至主镜组件的摩擦接触中，分别对组件的球头接触、芯轴接触进行了建模，完成了对于组件 Y向与 Z向的各部分应变分析。分析表明该主镜组件因自身重力作用造成的面形变化非常小， RMS方面的 Y向与 Z向面形变形分别为 16 nm和 13 nm，而主镜绕 X轴倾斜量在 Y向和 Z向分别为 0.5″和 0.02″，完全满足使用条件。该分析为该望远镜的后续研制提供了参考。

紧凑型高精度高可靠性多路激光合束与扩束结构的设计在工程应用中具有非常大的价值。在此背景下创造性地提出一种对基准平台进行分体式铸造，将短、中、长三波段多个激光器安装于长宽高分别为 1 280 mm、990 mm、 815 mm的舱内小空间及具备空间位置调整的紧凑型结构设计方案。对某型激光合扩束主体结构进行了设计，同时对部分重要部件进行了有限元静力学分析。在该平台中各路激光器沿激光出射方向的角度调整量均大于 ±30′，平台总质量为 600 kg。该过渡基准平台系统在承载转台负载的前提下，其受力最大应变量为 0.005 mm。这表明该结构完全能够满足这种激光器的小空间合扩束及调整要求，该方法可以推广到其他光路合束结构设计中。

为使车载稳定平台在动态载荷状态下满足系统精度要求，对车载光电稳定平台外框架进行了优化设计。介绍了外框架材料的选择原则与外框架的结构形式；运用UG软件对外框架进行三维建模；采用理论分析与有限元计算相结合的手段，对外框架结构进行了分析与设计；并基于MSC软件进行了仿真校核。结果表明：本文设计的外框架能在满足刚度强度的前提下实现较小的转动惯量，静力状态下的最大变形量为26 μm，满足使用要求。

为了解决三维目标电磁散射计算中准确性与有效性的矛盾，建立了有限元-边界法的计算模型，对三维腔体目标的电磁散射计算方法进行了研究。首先，分析了针对三维电磁腔体目标的电磁散射计算边界积分方法，引入了矢量格林函数，利用麦克斯韦方程得到电磁场形式与三维腔体形式的关系，建立了三维开口腔体边界模型; 然后，结合光电目标曲面建模方法及高阶基函数的方法，建立了三维光电目标的有限元泛函，完成了有限元-边界法在三维腔体目标电磁散射计算中的应用; 最后，进行了实例验证。分析显示，当三维腔体内部为空或为各向异性物质时，角度吻合非常理想，与传统模式匹配法所得结果的吻合度达90%以上。结果表明，采用本方法对三维腔体目标进行电磁散射计算，准确度、效率均有所提高。

为解决紫外告警探测距离近和红外告警虚警率高的矛盾，提出了一种紫外告警与红外跟踪相复合的应用于地面设备的新型告警/跟踪一体化模式。重点分析了紫外告警系统的探测机理、捕获条件及影响其作用距离的各种因素。基于Lowtran软件包建立了紫外告警系统探测距离估算模型用于精确估算近程固体推进剂导弹的探测距离。考虑UVCCD图像信号处理对探测距离的重要影响，采用基于Gabor特征的图像匹配方案有效提高系统灵敏度。系统仿真实验表明，该模型在系统硬件不变以及虚警率保持1 time/10 h的条件下能将探测距离估算误差控制在5%以内，可将目前紫外告警系统的探测距离由5 km提高到最远8 km，提高了告警系统的探测质量。本方案模型亦可用于其他光电探测设备。

提出一种将红外告警与紫外告警相复合的全新告警模式。该模式能够在保证探测精度、探测距离的前提下大大降低系统虚警率,提高平台的战场生存能力。参考目前流行的设计方法,针对所提出的复合告警模式,采用了一种基于信噪比的方法对系统建模,并分析了大气透过率、探测器性能、探测信噪比以及目标背景辐射之间的关系,确立了系统探测距离和所需光学孔径的关系以及系统分辨率和光学系统焦距的关系。对系统进行分析和测试表明,该系统在实现探测距离为75 km条件下,分辨率可达001°,方位误差可限定在004 mrad下。分析结果表明,该模型完全满足系统设计的需要,对后续的光学和机械伺服参数的确定具有重要意义。

研制了一种光电设备自动调平系统。选用了3条机械支腿支撑大型光电设备载车,由安装在光电设备基座上的倾角传感器测得基准平面的倾角大小及方向,将此角度根据调平算法换算为3个机械支腿的伸长量,驱动机械支腿伸长使基准平面达到水平。给出了支撑腿数量和机械式支腿的选择依据,设计了一种可以在小角度范围内自动矫正受力方向的机械支腿,设计了整个传动系统,并且给出了驱动电路和调平算法。实验测定其调平精度为0.003°,整个光电设备调平时间约为120 s。实验结果表明:与以往的调平系统相比,该系统缩短了光电设备开展工作的准备时间,提高了调平精度。

为提高机载激光指示设备三轴工作系统的控制精度,对其进行了建模仿真分析。根据拉格朗日定理推导出指示设备三轴耦合框架非线性动力学模型,对各框架回转轴之间速度耦合及动力学耦合进行分析,并理论推导出其解析关系。根据执行元件力矩电机的电学和力学方程,建立了被控制对象开环传递函数矩阵,并进一步设计串联解耦控制器来实现系统解耦控制。分析表明,解耦后,在系统中串联添加校正环节,可以使系统在稳定工作的同时达到快速响应的要求。阶跃响应速度最快时间为:方位框达0.45 s,俯仰框达0.50 s,横滚框为0.85 s。最后,通过计算机仿真验证理论模型的正确性,为今后研究和设计高精度机载激光指示设备的控制器以及选取和优化控制参数提供了理论参考和模型基础。