球面光学元件由于其光学结构的影响, 采用机器视觉的方法对其表面疵病进行检测时, 无法将被测面都成像在一个像平面上并且在成像的过程中丢失了疵病的三维信息, 造成了检测的误差。为了解决这些问题, 提出了一种机器视觉与三维重构相结合的检测方法。首先, 根据球面光学元件的特性设计了图像采集平台, 以获得高质量的疵病图像。然后, 通过图像处理算法对疵病图像进行预处理与疵病识别。最后, 基于计算机视觉图像重构技术与球心投影技术, 对疵病图像进行三维重构。实验表明, 该方法提升了机器视觉对球面光学元件表面疵病检测的精度, 可达99%, 具有可行性和研究价值。

IMA1G已经广泛应用于军民用航电系统, IMA2G时代即将到来。与IMA1G相比, IMA2G在功能、功耗、体积、重量以及成本各方面都有绝对的优势, IMA2G技术已引起国内外学术界和产业界的高度重视, 相关研究领域也已取得了许多研究进展,但仍然存在许多挑战性的课题。首先深入论述了国外IMA2G相关关键技术领域发展, 然后介绍了笔者的IMA2G研究方案、研究成果以及测试验证情况, 最后指出了下一步的研究工作。

针对控制系统软件在线更新或升级维护的需要，构建了SoPC远程更新系统，研究了一种远程在线更新FPGA硬件配置文件和Nios II软件可执行文件的可重构方法。通过硬件配置代码和软件可执行代码引导顺序的分析，设计了高级BootLoader，可以从任意指定地址加载应用模式映像软件代码；EPCS存储用于远程更新的工厂模式映像和多份用于天线相位控制的应用模式映像；采用自定义的CAN应用层协议，用于传输及校验数据，保证了传输的可靠性。实验验证了方案的可行性，系统可进行多份配置程序的自由切换；即使远程更新失败，FPGA也能自动加载工厂模式映像，提高了系统安全性和可靠性。

基于拉格朗日不变量法则，与经典光学成像系统分辨率对照，分别对自干涉非相干数字全息(SIDH)成像系统的横向以及轴向分辨率展开讨论。通过系统放大率及点扩展函数半峰全宽的计算，从理论上给出系统横向和轴向分辨率，以及系统分辨本领判断准则的具体数学表达式。并与经典光学成像系统对比，指出当全息记录面位于来自物光点的两束球面光波光斑的完全重合处时，自干涉非相干全息成像系统的横向超分辨率提高了一倍。引入压缩感知数值重构算法改善系统轴向分辨率，并给出相应的数值模拟及实验结果。研究结果对自干涉非相干数字全息术在成像、测量以及光路设计方面具有重要的指导意义。

为实现卫星工程的整体优化，本文打破传统卫星与运载器独立各自设计的界限，将小卫星和小运载器上面级有机融合构成一类上面级航天器，并给出了适用于上面级航天器的可重构综合电子系统方案。该电子系统以Microblaze软核处理器为核心处理单元，采用基于CAN总线的分布式网络结构提高系统的可扩展性，并利用可重构技术实现电子系统核心处理单元的分时复用，以满足运载段和在轨段对电子系统的不同需求。实现了姿态轨道控制算法硬件化，减轻处理单元的负担，提升了系统的计算和处理能力。设计并建立了半物理实验系统，对飞行全过程、全模式进行了仿真验证。结果表明：运载段控制周期达到10 ms，姿态轨道算法硬件化后运行时间约为7.5 ms; 相机工作期间姿态指向精度达0.035°，稳定度达0.000 68(°)/s。所设计的可重构综合电子系统完成了上面级航天器的全模式飞行任务，满足运载段强实时性、在轨段高可靠性以及高精度控制等要求。