建立并提出了空间红外光学系统热控温度对光学系统性能的影响分析模型及方法。首先在有限元分析基础上，利用Zernike多项式表征热力学环境引起的光学表面形变，并考虑到温度对材料折射率的影响，完善了光学系统传递函数(MTF)分析模型，利用该模型可得出MTF在热力学和惯性载荷作用下的变化规律；然后从热辐射传输机理出发，建立了融入光学系统自身辐射的背景辐射计算模型，利用该模型可实现光学表面自身热辐射在像面产生辐照度的分析计算，从而提出了红外光学系统性能分析方法。最后针对实际空间红外光学系统，开展了系统性能随热控温度变化的分析实验。结果表明：当将系统热控温度设置为10 ℃时，可实现背景辐射下降48.6%的同时，光学系统MTF降低30%的应用需求。模型与方法可用于红外光学系统背景辐射水平和成像质量变化规律的研究，并应用于最佳热控温度的优化选择，为空间红外光学系统热控设计提供理论指导。

渐晕效应是红外成像过程中普遍存在的现象。由于红外成像系统输出的场景亮度或对比度通常较低，所以渐晕效应对成像性能的影响非常严重，因此对渐晕效应的校正也显得尤为重要。对渐晕效应的产生原因做了分析，首先提出了一种渐晕快速校正方法。通过场景之间做差，提取背景信息。用二维高斯函数逼近背景灰度分布，得到较准确的校正因子，从而实现渐晕校正。然后利用方差信息改进了背景提取方法，使方法适用于较复杂的场景。提出像素点差值和的概念来评价校正效果，校正后差值和普遍减小到未校正差值和的1/5到1/2。两种方法均不需要亮度均匀分布的参考背景，即可实现对渐晕效应比较理想的校正。

针对红外组件可靠性试验环境的自动控制及失效保护要求，设计了一种自动化试验环境监控系统。系统采用可编程逻辑控制器(PLC)为控制核心，通过Profibus-DP总线通信对整个监控系统进行高速集中控制，实时监测现场设备状态，协调控制现场设备按序运行，实现试验真空的自动维持以及在真空失效时的报警保护。同时基于Wincc flexible软件设计了触摸屏人机操作界面，对设备运行数据的实时显示及存储。最后对该监控系统进行了实验验证，实验结果表明，该系统运行稳定可靠，自动维持的真空度优于10^-4 Pa，自动维持的温度低于90 K，可满足红外组件寿命试验的要求。

利用加拿大BOMEN公司出产的MR-254型红外光谱仪，对固体推进剂羽流的红外辐射特性进行了研究。在分辨率为4 cm^-1、测试距离为5 m的条件下，实时测得了含铝改性固体推进剂和NEPE固体推进剂的红外发射光谱图，得到了推进剂在3~5 μm波段内的辐射能数据。采用燃烧产物分子的发射光谱精细结构谱线计算了羽流的温度，探讨了固体推进剂辐射能和温度的影响因素。实验结果表明，采用被动式遥感FTIR光谱可对固体推进剂羽流进行快速、实时的非接触式测量，是一种有效的研究手段。

为实现双波段红外图像的精确配准，针对云层背景红外光谱辐射特性不一致、采用不同传感器等原因导致大量外点存在的情况，提出了一种引入外点剔除机制的异源图像配准方法。先利用稠密SIFT流对外点进行鲁棒性估计，然后以归一化相关系数作为代价函数，采用基于梯度的方法实现了双波段红外图像的精确配准。实验结果显示，通过剔除外点的方法，能使配准参数快速收敛于全局最优，对相关性较差的双波段红外图像仍能保持较高的配准精度。

针对海天背景下红外舰船目标的分割提出了一种基于多特征融合的分割算法。该算法对红外图像进行水平边缘信息和竖直边缘信息的提取。首先，将不同尺度下的结果进行求平均值算，将结果图作为第一个特征。其次，针对不同大小舰船目标的问题，运用改进的对红外图像进行多级滤波，从而达到背景抑制、突出目标的效果，其结果可作为第二个特征。最后，求红外图像的局部灰度最大值后，将其特征图像作为第三个特征，然后对各个特征图进行归一化处理并进行融合。在融合过程中，对各个特征图该赋予的权重进行研究，选取恰当的融合系数得到融合后的图像，对其采用自适应阈值进行目标最终分割，之后做一个形态学整形，去除孤立面积和补充空洞，完善分割结果。仿真结果表明，与传统的分割方法相比，该算法分割效果明显，能够达到分割要求。

对国产工艺的电荷耦合器件进行了质子、中子、⁶⁰Co-γ射线辐照试验，研究了不同粒子辐照对器件饱和输出电压的影响。试验结果显示在质子、γ射线辐照下，电荷耦合器件的饱和输出电压显著退化，而在1 MeV中子辐照下，饱和输出电压基本保持不变，表现出较好的抗中子能力。分析认为饱和输出电压的退化主要受电离总剂量效应影响，一方面辐射感生界面态导致阈值电压正向漂移使耗尽层可存储最大电荷量下降；另一方面电离辐射损伤使电荷耦合器件片上放大器增益减小导致饱和输出电压下降。

当激光在大气传输时，会引起光束的抖动、光束扩展和漂移等大气湍流效应，这严重影响了激光传输的效能。根据波动光学理论，建立了不同波束激光在大气湍流传输的数学模型，采用龙哥库塔法编写了四维程序。数值结果表明：大气湍流效应会造成激光光束的相位起伏变大，光束的聚焦能力减弱，光斑会发生分裂；相比高斯光束，矩形光束可大大减弱湍流效应。

为了在激光大气传输四维数值模拟中考虑激光光束抖动带来的影响，推导了光束抖动倾斜角与Zernike多项式低阶项系数之间的关系，提出了一种激光传输光束抖动效应的数值模拟方法。为验证该数值模拟方法的正确性，针对均匀聚焦光束，计算了大气湍流与抖动效应综合作用下长期光束扩展角半径，数值模拟计算结果与理论公式计算结果基本一致，验证了激光传输抖动效应数值模拟方法的正确性。

为了预测多点激光微冲击成形情况，采用ABAQUS软件建立多点激光微冲击成形的有限元模型，并对模拟结果进行实验验证；在此基础上，研究工艺参数对激光微冲击成形的影响规律。结果表明：多点激光微冲击成形数值模拟有效地展示了激光冲击区域的三维变形特征，并且特征路径上表面形貌分布与实验结果吻合。板材最大变形量随激光能量、搭接率和光斑直径的变化规律，与实验结果一致，证实采用数值模拟的方法能有效的预测多点激光冲击成形特征，为多点激光微冲击工艺研究提供指导。

给出了结合小波阈值方法的激光超声成像系统, 其中激光束作为扫查器扫描铝块试样，而干涉仪作为接收装置。保存的超声信号需要经过小波阈值降噪处理，处理的数据按照扫描的顺序构成三维矩阵，这样可以沿着时间轴切片产生一帧帧图片，这些图片可以利用MATLAB程序叠加成三维空间。最后，这些人工缺陷可以被模型化和可视化。通过结合算法运用超声信号成功地构建了三维物体模型，其中包含了缺陷信息，指明了激光三维成像比传统的激光超声识别缺陷方法更加直观和有效。

采用经典公式、平均场理论和脉冲展宽模型研究时间展宽分幅管的物理和技术时间分辨率。分析电子初能、阴极偏置、阴极脉冲斜率和漂移距离等参数对时间分辨率的影响。讨论时间分辨处于皮秒级和亚皮秒级时物理和技术时间分辨所起的作用,并探讨实现亚皮秒级时间分辨的可能性。研究结果表明：物理和技术时间分辨相互制约，当像管时间分辨处于5 ps量级时，技术时间分辨决定像管时间分辨；当像管时间分辨提升到亚皮秒量级时，物理和技术时间分辨处于同量级，像管时间分辨由两者共同决定。

为了验证远程激光雷达系统的关键技术，提出了一种基于Nd:YAG固体激光器的激光雷达试验系统。试验系统由光学收发子系统、控制子系统、信号处理子系统组成，利用电荷耦合器件进行引导，采用双探测器型粗、精双轴跟踪结构实现对目标的精密跟踪，采用数字域的信号处理方法提升系统的探测精度。最后分析了系统对不同反射截面积目标的探测距离，分析结果表明，在1级大气条件下，系统对1 m2目标的探测距离达到22 km。

为了对准直过程中能量弱、分布不均匀的小孔光斑信息进行增强并抑制噪声，消除光斑不稳定对计算结果的影响，文中提出了一种新方法。首先，将多幅分时采集的图像构建一个多维的图像立方体，利用MNF变换将数据信息主要集中在第一维，去除各维图像之间的相关性；其次，使用Kmeans方法将第一维图像分为光斑和背景，对分类图像进行数学形态学处理，寻找范围最大光斑的边缘为小孔光斑的边缘；最后，使用最小二乘法进行圆拟合来计算小孔图像圆心。实验结果表明，该方法能提高弱对比度的小孔光斑区域检测的准确率，达到理想光斑区域的97.15％，获得的小孔中心和半径误差小于2个像素，实现了综合诊断系统对小孔光斑的精确测量。

基于猫眼效应的激光主动探测技术在防空反导作战中具有广阔的应用前景，而飞机、导弹等目标的气动绕流场对入射和反射光的畸变效应研究是回波特性分析的重要内容。针对探测激光“猫眼”镜头传输和双重气动流场传输这一复杂物理过程，提出了一种基于Zemax的气动光学畸变快速仿真计算方法。首先利用有限元思想，根据折射率梯度对气动绕流场进行分层，再由标准二次曲面、偶次非球面和Zernike相位曲面对各层空间曲面进行拟合，进而建立多个不同折射率的Zemax透镜组模型，加入成像光学镜头模型即可建立光束入射和散射传输全过程的Zemax模型。以某型号导弹模型为例开展了气动流场计算和Zemax光传输畸变计算，并与光线追迹计算结果进行了比较，证实了此快速计算方法的可行性。

主被动复合激光距离选通探测系统的最大作用距离包括可见光/红外系统的最远探测距离和激光系统最远成像距离，分别对其进行建模分析，建立函数表达式，分析了探测器灵敏度和发射功率、激光发射角及大气能见度对最大作用距离的影响，并搭建了532 nm YAG激光器和860 ns固体激光器两套距离选通实验系统，仿真分析系统最远作用距离分别为11.2 km和5.5 km，采用YAG激光器分别对15.7 km、10.9 km、13 km目标成像，采用固体激光器分别对1.3 km、5.1 km、6 km目标成像，通过对比验证了系统的最远距离，实验结果表明，理论计算的最远作用距离与实际最远作用距离基本相符，最远作用距离函数能够反映系统的实际性能，可以作为系统评价的基本参考，是系统设计的重要参考依据。

从受激布里渊散射耦合波导方程出发建立了多模光纤布里渊频移、泵浦波、斯托克斯波和声波场理论模型，分析对比了多模光纤与单模光纤布里渊散射谱的频移、增益、线宽和受激布里渊散射阈值，并进一步分析了光纤长度、衰减系数、数值孔径对多模光纤受激布里渊散射阈值的影响。结果表明，多模光纤多个模式布里渊散射谱叠加造成其总的布里渊散射谱展宽,不再满足洛伦兹分布，其线宽增加至原来数倍、峰值增益和频移降低；渐变折射率多模光纤SBS阈值一般在80 mW以上，远大于单模光纤；纤芯直径相同时，相比于阶跃折射率多模光纤，数值孔径对渐变折射率多模光纤SBS阈值的影响较大，后者更易发生受激布里渊散射效应。理论计算与已报道测量结果的比较验证了理论分析的正确性。文中研究为建立基于多模光纤的布里渊散射分布式传感系统奠定了理论基础。

介绍了一种应用于靶场的低成本分布式测量系统：在靶场端布设低成本的高速成像设备，通过高速光纤把成像设备所记录的实时数据传送到远端安全区，安全区内接收高速的实时数据，并加以存储、处理。详细介绍了多摄像机低成本近距离布设的方法，所设计的前端高速摄像机、中部光纤传输和后端采集系统的组成和性能指标。最后通过两个实验测试了整个系统的误码率，并给出了提高误码率的方法。该系统不仅可以用于靶场目标测量，而且对远距离大量数据的传输、存储也具有实用意义。

利用大气相干长度测量仪和温度脉动仪，在新疆戈壁地区湖面测量了近水面大气湍流强度，将大气折射率结构常数归算到等路径的大气相干长度，进行了比对分析。选择晴好天气，对近水面大气湍流强度进行统计分析，给出了典型的近水面大气湍流强度变化特性。结果显示，秋季晨昏弱湍流时段不明显，持续时间约1 h，日出弱湍流时段主要分布在9:00左右，日落弱湍流时段主要分布在21:00左右；白天强湍流时段持续时间长达6~8 h，主要分布在12:00~20：00；夜间湍流明显强于白天，相对于陆地较为平稳。

研制了无增益微通道板(Microchannel plate, MCP)选通X射线分幅相机，由无增益MCP变像管、成像针孔阵列、皮秒选通脉冲发生器及CCD构成。对相机时间分辨率进行了测量，当无增益MCP加载-1.5 kV、145 ps的选通脉冲和-300 V的直流偏置时，测得相机的时间分辨率为59 ps。改变MCP直流偏置电压，获得了时间分辨率、输出信号强度与MCP偏置电压的关系。实验结果表明，随着MCP偏置电压的减小，时间分辨率提高，但输出信号强度降低。

相对位姿确定是航天器交会对接、在轨服务等航天任务的关键技术之一，采用单目视觉相机进行相对位姿确定是其有效解决途径。针对基于特征点的空间目标相对位姿单目视觉确定问题，提出了一种基于拟投影线思想和正交Procrustes分析的相对位姿求解迭代方法。该方法在基于逆投影线构建的优化模型基础上，将绝对定向问题转化成正交Procrustes分析模型，利用持续投影算法将姿态矩阵分列优化并进行全局修正求得最优姿态矩阵。最后，以航天器相对位姿确定为背景，对所提算法进行了数学仿真，结果表明该方法能够较快收敛并具有较高的鲁棒性。

多径干扰是影响GNSS定位精度的主要误差源之一，从多径信号特征入手，分析了多径干扰对载波环和码环的影响，并研究了矢量跟踪环路(VTL)对多径的抑制性能。通过对比分析VTL和标量跟踪环路(STL)的环路结构，建立了线性化的系统模型，推导了码相位测量误差对VTL的影响。在VTL中，未受多径影响的通道辅助受干扰的通道，削弱多径带来的定位误差。通过仿真对比分析了一个和多个通道受多径干扰时，多径对VTL和STL的影响，结果表明，受多径干扰的通道数越少，VTL相对于STL抑制多径性能越好，当所有通道都受多径干扰时，VTL定位精度不差于STL。

为探索X射线脉冲星能谱特征对X射线脉冲星导航的作用，提出了一种模拟X射线脉冲星能谱的方法。该方法利用X射线管模拟X射线信号，并通过阳极高压控制X射线管出射能谱，根据不同阳极高压下X射线管出射谱特征，采用最小二乘法拟合得到阳极高压随时间的变化曲线，从而实现X射线脉冲星能谱的地面模拟。进行了相应的数学建模仿真，仿真结果证明了该方法的可行性。完成了地面模拟实验，实验结果表明，利用该方法模拟得到的X射线脉冲星能谱与真实能谱的相似度达到79%。此外，为完善模拟X射线脉冲星特性，在能谱模拟的基础上提出了X射线脉冲星能谱和流量同时模拟的方案。这些工作为将来在地面验证X射线探测器性能和导航算法提供了实验平台。

完好性是卫星导航系统的核心性能指标之一，卫星自主完好性监测是地面运控工作模式下导航系统完好性监测的重要补充。围绕卫星导航信号观测量的完好性监测问题，给出伪距及载波观测值、伪码载波一致性以及多路伪码相位一致性指标的完好性监测方法，以及检测量的设计，并通过仿真计算得到满足民航信号空间完备性设计要求的检测门限和最小可检测异常值，为卫星导航自主完好性监测终端的设计提供了理论参考。

减小北斗卫星导航系统接收机的测量误差是提高其性能的主要措施之一。采用时间序列分析法对北斗卫星导航系统接收机模块UM220的测量误差进行建模，并依据模型对测量误差进行卡尔曼滤波。实验结果表明，北斗卫星导航系统接收机的测量误差可采用ARMA(2，2)或ARMA(1，1)模型；卡尔曼滤波后，静态测量误差标准差至少减小了28.86%，动态测量误差标准差至少减小了48.63%。

火星探测器经过近火点制动进入大椭圆环绕轨道后，要求能够自主确定探测器的位置、速度等导航信息。提出了一种基于陆标和X射线脉冲星测量的自主导航方法。该方法针对火星大气辅助减速的大椭圆轨道，提出在近火点使用陆标导航，在离开火星大气后的高轨道段使用脉冲星导航。利用星上光学敏感器获得火星陆标信息和X射线敏感器测量脉冲星信号，通过扩展卡尔曼滤波方法(EKF)进行滤波处理得到探测器位置。在现有导航敏感器水平下，该组合导航方法能够取得近火点100 m，远火点1 km的导航精度。该方法实现了两种导航方式优势互补且精度高，为火星环绕段自主导航提供了一种新思路。

系统分析了DSP导弹预警系统的工作流程，研究了DSP导弹预警熊对战略导弹的弹道确定和落点预报原理。在此基础上，构建了DSP系统在双星凝视跟踪模式下的观测模型，并根据战略导弹主动段动力学模型特性和自由端导弹动力学方程，构建了导弹实时弹道确定中的简化状态模型和落点预报模型。在观测模型和状态模型基础上，提出了双星观测模式下的弹道导弹主动段实时弹道确定方法。基于UKF非线性滤波技术，通过随机采样点逼近非线性观测方程和导弹主动段，在不必求解雅克比矩阵的情况下，实现了DSP导弹防御系统对战略导弹主动段的实时弹道确定和实时落点预报功能。最后，基于STK仿真实现了DSP导弹预警的全过程，仿真结果表明，双星观测模式下，DSP导弹预警系统对战略导弹的落点预警精度能达到10~50 km，完全满足战术需求。

基于在轨服务航天器的测角和测距信息，采用了一种基于容积法则进行数值逼近的容积卡尔曼滤波算法对空间碎片进行相对导航，解决了初始测量误差较大时容易丢失目标的问题。为了提高算法的适用范围，采用一种普适状态转移矩阵进行状态外推，避免了近圆轨道的限制，适用于任意类型的轨道。仿真结果表明，容积卡尔曼滤波比传统采用的扩展卡尔曼滤波在初始估计误差较大的情况下可以获得更高的滤波精度和更快的收敛速度,为今后的工程实施提供了理论上的依据。

天文导航技术已经进入一个新的发展阶段，随着电子技术和计算机技术的发展，它已广泛应用于卫星、航天飞机、远程导弹和其他航天器。星点质心位置是天文导航技术的关键。由于白天强烈天空背景的干扰，拍摄的近红外恒星图像信噪比很低。首先，采用信息熵的方法来进行分析恒星的图像能量分布。然后，提出了基于多级的最小能量差星点目标质心定位的方法。此方法使用线性叠加，以缩小质心区域范围，使用恒星能量分布的对称性出现的最小差值时，得到星点质心坐标。通过测试自然拍摄的图像来验证算法的准确性。实验表明：该方法具有良好的低信噪比条件下的质心定位精度。

低轨危险空间碎片可对航天器造成灾难性损伤，对空间碎片的远程探测与识别是实施碎片规避和碎片清除任务的基础和前提。但由于该类目标信号微弱、运动速度快、光学特性存在时变和不确定性，因此，对其探测与识别提出了严重挑战。针对远距离危险空间碎片的实时监测、识别、碰撞预警、精确定轨的迫切需求，为给天基载荷发展与设计提供支持，总结了电荷耦合器件、雪崩光电二极管、位置读出光子计数探测器等器件的主要性能，并对基于不同探测器的探测技术用于LEO轨道危险碎片天基光学观测的能力进行了比较分析。

采用传输矩阵法通过数值计算模拟的方式，研究缺陷对一维光子晶体滤波性能的调制作用，结果表明：当含缺陷单元位于光子晶体周期性排列结构中间时，缺陷数目可改变光子晶体的滤波通道（缺陷模）数目和滤波品质，但不改变透射率；当含缺陷单元偏离光子晶体结构中心越远，光子晶体各滤波通道的透射率就越低，但滤波通道之间的距离保持不变；随着两个含缺陷的单元之间距离增大，光子晶体各滤波通道的滤波品质升高并出现简并趋势；当缺陷的厚度成倍数增大时，各滤波通道滤波品质升高并出现多系多通道滤波现象。缺陷对一维光子晶体滤波特性的影响规律，为光子晶体设计新型光学滤波器件及其调制机制提供理论参考。

设计了一种具有高双折射和高负色散特性的光子晶体光纤。在包层中，采用压缩三角格子和两种不同大小椭圆空气孔。基于超格子构造法，研究了光子晶体光纤的结构参数对双折射特性和色散特性的影响。数值研究结果表明：双折射在1.1~1.9 μm的宽波段范围内达到10^-2的高数量级，色散在1.4~1.8 μm的宽波段范围内实现了高负色散,而且在传输窗口波长1.55 μm处，双折射可达到3.4×10sup>-2，x-和y-偏振基模色散分别为-127 ps/nm/km和 -428 ps/nm/km。此外，双折射、色散和有效面积特性随光子晶体光纤结构的变化也进行了详细的研究。基于其高双折射和高负色散特性，此种光纤可以广泛用于色散补偿光纤和偏振依赖型通讯系统。

文中介绍了一种新型低成本、抗冲击、窄脉宽且自带驱动电路的脉冲半导体激光二极管。该激光二极管采用了一种基于环氧树脂材料的椭球形光束整形透镜对出射的激光光束进行整形。该透镜的设计既满足了激光二极管对体积的要求，同时也简化了封装的步骤且节约了成本。为了缩小体积，减小电路中的寄生效应对窄脉宽信号的影响，该激光二极管采用裸芯代替了常用的独立封装芯片，以多芯片模块的方式制作了驱动电路，并采用金属支架作为散热和信号输入的引脚。激光二极管制作完成后，采用驱动电路对激光二极管进行了测试。实验结果显示该激光二极管在快轴方向的发散角约为1.1°，在慢轴方向发散角约为3.3°，其脉宽可以达到50 ns以下,峰值功率可达35 W。

利用国内最大箱式高真空镀膜设备ZZS3600，开展了双离子束辅助反应蒸发技术及光学薄膜厚度均匀性研究。借助MarkⅡ离子源辅助反应蒸发技术，对Ta₂O₅、SiO₂常见的高、低折射率光学薄膜进行了制备与特性分析。结果表明：在蒸发源与沉积基底距离较大的镀膜环境下，具有低能、高束流密度离子源有利于薄膜结构的致密化，薄膜性能的改善。根据大口径光学元件尺寸，结合真空室空间几何配置，开展了行星及单轴转动方式下镀膜膜厚均匀性的研究。行星转动方式下，分析了直径140 cm行星盘工件膜厚均匀性，无修正挡板运行时膜厚不均匀性优于0.4%。单轴转动方式下，分析了200 cm光学元件膜厚均匀性，并通过设计修正挡板将膜厚不均匀性控制在0.6%以内。采用双离子束辅助反应蒸发技术有利于实现高性能大口径光学薄膜的制备。

偏振探测技术己经成为一种重要的探测手段，其机理研究对可见及近红外偏振探测的实际应用和结果分析具有重要的理论指导意义。随着微透镜阵列技术飞速的发展，微透镜阵列偏振探测器成为了新型的探测器。很多文献对微透镜阵列偏振探测器的研究仅限设计及光学性能分析方面，但并没有给偏振度等效噪声评价的精确理论公式。针对微透镜阵列偏振探测器模型分析了探测器尺寸、偏振片消光比、入射光源的偏振和像素间串扰等因素，给出了偏振度等效噪声的精确理论公式，并用计算机进行了模拟分析。该研究对微透镜阵列偏振探测器性能提高具有重要的指导意义。

优化设计了一种双环变迹镜。该变迹镜由同心的，交替排列的透光圆环和不透光圆环组成，经过双环变迹镜调制的光波入射至光学接收系统，后经光学成像系统将所接收的光波成像聚焦，数据采集与处理系统对电流信号进行采集和处理，得到沿测量路径的等晕角。这种变迹镜相对于国内现有的单孔径变迹镜，能够在所有高度很好的模拟孔径滤波函数W(z)≡cz5/3，所得等晕角相对误差明显较小，可以实现对等晕角的高精度测量。

CD的输出信号幅值变化情况，并利用Matlab对连续输出100帧图像的平均灰度值进行分析计算。结果表明：该方法有效地实现了CCD曝光时间的控制，且仅通过软件调节，易于实现，可以广泛应用于不带电子快门的帧转移型面阵CCD成像器件。

为了模拟轨道运动对激光通信终端PAT系统性能的影响，研制了高精度一维转台。分析了GEO-LEO、LEO-LEO卫星相对运动角速度，据此提出转台角速度范围的需求；以控制器数字控制技术为基础，采用复合控制和高阶输入串联校正的方式实现超低速的平稳控制；分析转台角位置定位精度检测过程中，调整、对准误差对检测精度的影响，实现高精度检测。结果表明，转台最大角速度为2 (°)/s，调整、对准误差引起的角位置定位精度测量误差可以忽略，实测转台定位精度优于2.5″。转台满足高精度、低转速的空间激光通信终端轨道模拟要求。

人眼能分辨的颜色数量远多于人眼能分辨的灰度级,把灰度图像用伪彩色显示出来,人眼可以更好地感知图像中的景物信息。区别于现有方法，明确以有利于人眼探测识别为目标，给出了灰度图像伪彩色化后人眼能感知到的景物信息量的两项评价指标，在评价指标指导下，提出了一种灰度图像伪彩色化方法。该方法在确保灰度图像中各灰度级映射成人眼可分辨的不同颜色前提下，使尽量多的景物信息被人眼感知到。实验结果表明，相较于现有方法，该方法能使更多景物被人眼看清。该方法满足实时处理图像的要求。

湍流廓线激光雷达是近十年出现的测量大气湍流强度廓线的新技术，目前数据处理已成为该技术的关键环节。对湍流廓线激光雷达的数据处理方法进行了详细地描述，重点研究了双光斑图像背景阈值计算方法与大气湍流强度廓线反演算法。比较了迭代法、最大类间方差法和统计法三种背景阈值计算方法分别在强信号与弱信号下的计算结果，得出统计法是比较适合双光斑图像的背景阈值计算方法。在背景阈值计算的基础上对图像进行分割并计算得到双光斑的质心距，统计多帧图像的质心距起伏得到达角起伏方差。然后利用HV-21模型模拟了从到达角起伏方差反演大气湍流强度廓线的算法，所得结果与原始值大小相近、整体变化趋势一致，但是不能反映原始值的细节变化趋势。

目标定位技术作为信息化战争中实施目标精确打击的前提，是情报保障工作的重要内容。目前主要是采用基于图像配准的方法来实现目标的快速定位，而传统的方法通常都是基于单一特征的图像配准算法，无法保证图像配准结果的可靠性，进而影响目标的定位精度。针对以上问题，提出了一种全局图像配准的目标快速定位方法，该方法采用图像斑点特征和角点特征相结合的配准方法，通过度量两种特征配准结果的相似性来保证目标定位精度。最后利用航空遥感图像数据进行了图像配准性能和目标定位精度实验。实验表明：该方法定位精度高，速度快，能够稳定并快速地完成航空遥感图像的目标定位。

获取工件目标位置和姿态的信息是实现工业机器人准确地抓取工件的关键。提出了一种用单目相机对随机堆放工件的目标进行识别和定位的方法。采用基于物体三维CAD模型的几何信息进行模板训练，对轮廓分明的工件可以实现高效的识别。结合高效的金字塔模型分层搜索策略,以及具有归一化相似性度量的匹配方式，保证了全局域范围内能训练出最合适的模板。测试目标对象是轮廓明显、具有反光特性的金属保持架工件，在随机堆放工件中进行了识别定位的实验。实验结果表明，用该方法可以准确识别随机堆放工件中的目标，目标工件在X，Y，Z轴方向上的平均定位误差为0.948 mm、1.078 mm、2.175 mm。

为了实现对高光谱图像中的目标自动检测，提出了一种基于空间上下文单类分类器的目标检测算法。对所采用的空间与光谱结合的特征、SVDD分类器原理、算法流程等进行研究。首先分析了支持向量数据描述(SVDD，support vector data description)的单类分类原理。接着，结合高光谱图像特点，介绍了如何利用空间上下文信息和光谱特征作为SVDD分类器输入特征。然后，在分析比较空间光谱结合单类分类器性能的基础上，说明了采用该算法的原理。最后，给出了该算法的具体实现方法。实验结果表明：该方法优于常规的直接利用光谱信息的CEM等算法，在AVIRIS成像的某国外海军基地数据中，检测飞机目标的精度达到了90%以上。基本满足目标检测的稳定可靠、低虚警率、高识别率等要求。