在大视场光电测量系统中一般会采用广角镜头, 这会导致获得的测量图像存在严重的畸变问题。为了对这一类大畸变相机进行精确标定, 可以通过径向畸变除式模型以及角点亚像素坐标提取方法, 首先求解出图像畸变中心坐标及畸变参数, 然后利用二维平面棋盘格标志点与图像点的对应关系求解出单应性矩阵, 再根据单应性矩阵进一步求解出相机内外参数。求解出相关参数后, 对求解出的参数利用Levenberg-Marquardt法进行迭代优化, 再在迭代优化的基础上根据3σ法则对重投影误差数据进行坏点剔除, 然后对剔除坏点之后的坐标数据重新进行标定, 直至所有数据都符合要求, 最终可以实现大视场畸变图像的高精度校正。为了验证所提方法的有效性, 进行了仿真图像及实际图像的标定实验, 结果显示, 本方法能适当提高标定精度, 在实际实验中均方重投影误差平均值减小了0.0103个像素点, 相当于提升了0.7%的校正误差精度。

针对现有算法在多套经纬仪测角数据解算目标位置时计算复杂, 精度受限, 对野值数据缺乏容错能力等问题, 提出了一种基于最小距离和的融合容错定位方法。在采用最短距离和融合不同设备数据的同时, 通过算法的容错设计, 在测量数据含野值时依然能够正常解算出目标位置, 确保定位结果的可靠性。仿真结果表明, 该定位方法对测量数据具有良好的容错能力, 当测量数据正常时定位结果达到距离和最小;当测量数据含孤立型野值或长度不超过 3个的斑点型野值时, 无需事前修复即可确保定位结果依然可靠。本文建立的最小距离和容错定位算法, 既能够充分利用有效的测量数据信息, 又可以在不进行野值检验的情况下进行定位计算, 确保定位结果不失真, 对动态目标的实时可靠定位具有重要的应用价值。

针对当前制动主缸补偿孔检测效率低、精度低、成本高等技术现状, 提出了一种集光、机、电于一体的高性能精密检测系统, 分析了该系统所涉及的补偿孔几何中心位置检测误差并进行补偿。通过对误差来源的分析, 揭示了制动主缸补偿孔位置检测过程的误差解算方法。基于该解算方法, 利用增量式误差补偿方法构建了误差补偿模型, 并进行补偿孔检测与误差补偿实验。实验结果表明, 系统竖轴误差对补偿孔直径检测数据的影响较小, 而对补偿孔位置检测数据的影响则由补偿孔与基准面的相对位置决定。补偿孔与基准面距离越远, 误差越大。实验数据显示, 在型号为ZDZG-2064的被试件中, 被测补偿孔位置精度分别提高0.05 mm和0.254 mm; 在型号为ZDZG-222的被试件中, 被测补偿孔位置精度分别提高0.044 mm和0.072 mm。该误差模型及补偿方法能够有效提高制动主缸补偿孔的检测精度。

针对动态角度测量的成本高及精度低的问题，提出一种基于非合作目标视觉跟踪的光电测量方法。利用安装在被测对象上的光电伺服平台搭载相机和激光测距仪对非合作目标进行实时跟踪和距离测量，根据伺服平台输出的精密角度、非合作目标距离和被测角度之间的转化关系计算出被测动态角度值。研制了基于光电伺服平台的动态角度测量装置，并对其进行了精度标定和误差分析。利用高精度旋转台模拟被测动态角度进行实验，验证了测量方法的可行性。实验结果表明在测量空间11.082 m 范围内，测角误差在±0.09°以内。

研制了一套微通道封装结构半导体激光器的低温测试表征系统, 实现了对高功率半导体激光器在－60℃~0℃低温范围内的输出功率、电光转换效率和光谱等关键参数稳定可靠的测试表征. 采用计算流体力学及数值传热学方法, 模拟了无水乙醇、三氯乙烯以及五氟丙烷三种载冷剂的散热性能. 模拟结果表明, 压降均为0.47 bar时, 采用无水乙醇作载冷剂的器件具有最低的热阻(热阻为0.73 K/W)和最好的温度均匀性(中心和边缘发光单元温差为1.45℃). 低温测试表征系统采用无水乙醇作为载冷剂, 最大可实现0.5 L/min的载冷液体流量, 最多能容纳5个半导体激光器巴条同时工作. 基于该低温测试表征系统, 对微通道封装结构976 nm半导体激光器巴条在6%占空比下的低温特性进行了研究. 测试结果表明, 载冷剂温度由0℃下降到－60℃, 半导体激光器的输出功率由388.37 W提升到458.37 W, 功率提升比为18.02%; 电光转换效率由60.99%提升到67.25%, 效率提升幅度为6.26%; 中心波长由969.68 nm蓝移到954.05 nm. 器件开启电压增加0.04 V, 阈值电流降低3.93 A, 串联电阻增加0.18 mΩ, 外微分量子效率提高11.84%. 分析表明, 阈值电流的减小及外微分量子效率的提高, 是促使半导体激光器在低温下功率、效率提升的主要因素. 研究表明, 采用液体微通道冷却的低温工作方式, 是实现半导体激光器高输出功率、高电光转换效率的一种有效手段.

针对某T型光电测量转台，比较了目前常用的几种光轴平行性测试方法，设计了一台精度高、便携性好，用于光轴检测的辅助设备，完成可见光摄像机与激光的光轴平行度检测。介绍了光轴检测仪的工作原理，分析了检测不确定度的影响因素，采用全反射的卡赛格林光学结构设计，减小体积质量的同时，去除了波长对检测仪精度的影响。该光轴检测仪结构简单、精度较高，满足外场使用要求。

采用二元二次多项式曲面拟合方法进行精确亚像素定位,这种数字散斑相关方法具有计算简单、求解效率高等优点。然而传统方法通常选取整像素周围的9个像素点进行曲面拟合,为此提出了曲面拟合的改进方案,采用整像素周围最近的6个像素点和相关系数,直接求解二元二次多项式。采用计算机模拟产生散斑图样,分别模拟了刚体平移和单向拉伸实验。实验结果证明,改进方案具有计算效率高、计算误差小的优点。

空间碎片对人类航天活动具有严重的威胁，需要对其进行测量和编目。随着空间探测技术的进步，碎片的测量精度不断提高，测站不断增加，需要进一步提高空间碎片的定轨及预报精度。本文利用 TerraSAR-X卫星的精密星历，模拟测站对空间碎片的光电测量，并基于相同精度的多站赤经、赤纬模拟数据，评估经验力补偿模型对空间碎片轨道及预报精度的影响。根据模拟数据计算结果，引入经验力模型可使约 50%的数据弧段计算的轨道及预报精度提升约 25%。