利用三维坐标变换矩阵的方法研究了捕获跟踪瞄准系统的精跟踪图像和角误差量随方位轴和俯仰轴的具体旋转变换关系,正确指导了精跟踪图像和角误差量处理工作,确保实现高精度稳定跟踪。

基于裂开型核酸适体序列短、 能有效降低因探针形成二级结构产生假阳性信号等优点, 选择裂开型核酸适体作为特异性识别探针, 核酸染料噻唑橙（TO）为信号探针, 用单壁碳纳米管（SWCNTs）降低背景信号, 利用“适配体-目标分子-适配体”的“三明治”夹心方式, 建立了一种检测ATP的新方法。 在pH 80的Tris-HCl缓冲溶液中, 裂开成两段的ATP适体特异性识别ATP分子, 生成稳定的“适配体-ATP-适配体”复合结构。 单壁碳纳米管对该复合结构的吸附力较弱, 因此该复合物游离在溶液中, TO与其结合而产生强荧光。 当不存在ATP时, 核酸适体探针以单链状态存在, 可通过π—π共轭作用结合到SWCNTs表面, 进而不能与TO结合, TO游离在溶液中荧光非常微弱。 反应体系中ATP浓度越高, 形成的“适配体-ATP-适配体”夹心识别结构复合物越多, 检测到的荧光强度越大, 据此实现对ATP的检测。 在优化实验条件下, 在最大荧光发射波长550 nm处, ATP的浓度在90×10-9～10×10-7 mol·L-1范围内与ΔF/F0值成线性关系, r=0996 4。 该方法加标回收率为952%～104%, 相对标准偏差（RSD）为102%～454%, 检出限达到267×10-9 mol·L-1。 该方法基于功能核酸对目标物亲合力强、 选择识别性高的特点, 对ATP的检测表现出很好的选择性, 实验结果表明, 当相对误差控制在±5%以内时, 200倍的UTP, GTP和CTP均不干扰ATP的测定。 另外, 该方法操作简单、 快速、 无需标记、 灵敏准确, 可用于血清样品中ATP的测定, 在快速检测小分子物质领域中有较好的应用前景。

无信标捕跟瞄技术以通信光为信标光, 无需额外的信标光激光器, 在重量和功耗受限的卫星光通信应用中更具优势。针对低轨小卫星平台星间光通信, 对直接探测方式下的捕跟瞄链路进行功率预算分析,研究光通信终端的无信标捕跟瞄技术, 设计捕跟瞄流程, 并深入分析视轴抖动对捕获时间和捕获概率的影响, 提出剩余不确定区域计算方法。结果表明: 所设计的无信标捕跟瞄方法所需最大激光发射功率为0.135 W, 捕获时间为30 s, 捕获概率为95%, 能够满足低轨星间光通信链路要求。

研究了ATP生物荧光检测法与国标法《GB4789.2-2010食品卫生微生物学检验菌落总数测定》检测鸡蛋壳表面细菌总数的相关性。采用ATP生物荧光检测法和国标法对40个混合样品表面细菌总数进行检测, 以logCFU/个蛋壳为横坐标(x), 以logRLU/个蛋壳为纵坐标(y), 分别进行线性、对数、乘幂、指数拟合。结果表明, ATP荧光检测法与国标法检测结果Pearson相关系数为0.912, 线性模型y=0.7306x-1.0041(R2=0.8322)拟合度较高。该试验结果为ATP荧光检测法在鸡蛋壳表面细菌总数快速检测中应用的可行性提供了依据。

通过设计正交偏振光信标器, 实现了空间信标姿态的单光路传递, 为星地量子光链路的建立提供了条件.通过分析光学器件, 尤其是镀膜器件中偏振信标光的传递特性, 仿真分析不同入射角、旋转角条件下, 出射信标光的偏振模式.分析了由光学器件引入的位相差和不同反射率、透射率对偏振模式的影响.利用琼斯矩阵推导了马吕斯定律在椭圆偏振光入射时的表达形式, 建立起测量椭圆偏振光主偏振方位角模型.利用光电位置传感器接收正交信标光, 结合光电位置传感器的光点位置检测能力解耦信标光的俯仰角和方位角, 利用光电位置传感器的光强探测能力解耦信标光的偏振基矢角, 实现了单器件三维信标姿态测量.实验表明, 所述系统具有完成信标光三维姿态检测的能力, 可用于星地量子光通信、空间信标姿态检测.

针对大气湍流对激光通信中对信标光的捕获、跟踪与对准(ATP)的影响, 提出了基于盲解卷积的快速复原与实时检测算法。采用一维点扩散函数重新构造方位退化模型, 取代了原有经典二维退化模型; 改进了约束共轭梯度算法中的约束算子, 并通过改进的共轭梯度迭代算法求得对原始图像的估计; 最后通过连通域计算提取估计结果中的光斑中心位置。采用现场可编程门阵列和数字信号处理器实现所提出的共轭梯度算法并提取光斑中心位置, 满足了系统实时性要求。实验表明, 所提出的快速复原算法能够实时复原分辨率为200 pixel×200 piexl,帧频为100 Hz的光斑图像, 所提取的信标光光斑中心位置与事后计算结果的误差小于1 pixel, 能够满足激光通信系统对信标光的实时跟踪要求。

空间光通信经历了几十年的发展，已经演变出两代光通信终端，并完成多次在轨实验。概述了空间光通信的整体发展历史，详细介绍了欧洲、日本和美国的空间光通信的发展历程，并对其中较为典型的终端或实验及其关键技术进行着重阐释。简要介绍了国内的发展现状，分析了空间光通信的发展趋势，并指出技术上面临的挑战。

本文以天基监视为研究背景, 主要围绕星载光电捕获跟踪瞄准(ATP)控制技术展开研究, 针对卫星调姿变轨和跟踪架转动的多自由度配合控制过程, 依次对天基监视物理模型、星载光电ATP控制系统方案和电视跟踪精度进行了分析。通过分析, 不仅对这种多阶段多任务多模式切换的ATP控制有了较为清晰的理解, 而且对其中所涉及的关键技术获得了较为全面的认识, 对星载光电ATP控制系统设计有一定的指导意义。

阐述了星地激光通信捕获、跟踪、瞄准(ATP)系统中光斑探测相机的作用。当相机的探测器上存在坏点时，光斑探测相机的虚警率和定位精度将受到影响。分析了面阵探测器的坏点种类与来源以及星地激光通信ATP系统光斑探测相机的特点。依据相机的特点提出了对应的实时坏点检测及校正方法。设计了基于STAR1000探测器的光斑探测相机，并在该相机中应用了实时坏点校正方法。对该校正方法进行了实验验证，实验结果表明该算法能够有效抑制坏点像元，并纠正其灰度值。由于该校正方法处理延时小且能够有效降低存在坏点时相机的定位误差，非常适用于星地激光通信ATP系统。

本文采用静电自组装的方法制备了二维纳米银膜。UV-vis吸收光谱显示其等离子体共振吸收带位于400～900 nm 的光谱范围, 延伸到了近红外区, 可以较好的匹配785 nm 的近红外激发光源。以该纳米银膜为基底, 对2-氨基苯硫酚 (2-ATP) 分子进行了近红外表面增强拉曼散射 (NIR-SERS) 检测, 获得了重复性良好的NIR-SERS 光谱图。实验表明: 以2-ATP为探针分子时, 该纳米银膜的NIR-SERS增强因子达到2.19 ×109。 同时, 本文采用密度泛函理论 (DFT), 以B3LYP/6-31G为基函数, 对2-ATP分子进行结构优化和普通拉曼光谱(NR) 计算, 发现理论值和实验值吻合较好。此外, 对2-ATP 的NIR-SERS谱带进行了归属分析, 发现当2-ATP分子在纳米银表面吸附时, 是以-SH基团吸附到银表面, 且同时-SH基团会被纳米银氧化。