为了在对空中小目标打击过程中实现对目标的准确检测与跟踪，针对空中红外弱小目标信噪比低、像素点少等特点，本文基于红外视频图像，采用高斯滤波以及 Top-Hat算子对图像进行预处理；利用边缘检测算法对图像中的目标进行检测与定位；根据检测得到的目标初始位置，通过核化相关滤波跟踪算法对目标持续跟踪；最后对跟踪效果做了定量评估。实验结果显示，跟踪最大视场角度误差不超过 0.0062.，运行速度平均每帧可达 25.3帧/s，该方法能够有效地对空中红外弱小目标进行自动检测跟踪。

结合我国北斗全球卫星导航系统BDS的建设需求，对现阶段北斗区域服务系统BD2和未来BDS以及多星座GNSS组合的定位性能进行分析是十分必要的。针对BD2，通过仿真和实测数据两种方法分别对BD2，GPS/BD2和GPS/BD2/GLONASS进行了分析，分析结果表明BD2完全满足北斗公开服务性能规范中的定位性能要求，而且随着星座数的增加，定位性能逐渐增强，加入GLONASS后对高纬度区域定位性能的改善尤为明显。针对BDS，主要通过仿真的方法，对BDS和未来四大全球导航系统组合进行了分析，分析结果表明,未来BDS仍然对亚太地区的定位性能有明显的增强效果，而且未来BDS在其他地区的位置精度因子（PDOP）平均值也达到1.2~1.6，此外，未来四大导航系统组合对极区的定位性能改善较为明显。

Fringe array is proposed as the cooperated target in the precise torsion angle detection. The target fringe array image is generated according to the structure of the optical system, and the torsion angle detection algorithm is analyzed in response to the gray distribution of the image. The factors affecting the detection precision of the fringe torsion angle are analyzed theoretically and numerically. It indicates that the detection precision of the torsion angle is 1 angular second or even less, carefully selecting the detector array. Significantly, experiments are performed to demonstrate the precision and the results match well with the simulations.

为利用相机进行天文观测以实现高精度的相机姿态测量，必须先对相机参数进行精确标定。针对传统相机标定方法工作距离有限的问题，提出了以恒星为控制点的相机标定方法，根据球面天文学方法计算观测时刻控制点的世界坐标，利用摄像测量原理建立了恒星观测模型，求解相机的内外参数并分析了误差因素。实验结果表明，该标定方法在不依赖于精密、复杂的外部设备情况下可达到较高精度，并具有较强的抗噪声能力。将标定结果用于天文观测并求解相机姿态，航向角和俯仰角的解算重复性优于10″，能够满足高精度姿态测量的需求。该方法可进一步推广应用于星敏感器的标定。

利用梯度法对激光雷达信号进行处理，检测出突变部分的幅度和位置，根据梯度信息计算相应的平移序列，加入到原始信号中，使所得信号中不包含突变信息。利用经验模态分解(EMD)方法对去突变信号进行分解和去噪就可以避免模态混叠和突变位置附近出现的局部振荡现象。将该方法应用于实际激光雷达数据去噪过程中，实验结果表明，该方法能消除由突变引起的重构信号局部振荡现象，对信号平稳部分的噪声能有效地滤除，又能较好地保留信号的突变信息。

激光雷达和CCD摄像机各自都具有快速获取物体空间信息的能力，广泛应用在真实场景的三维建模中。激光雷达与CCD摄像机数据融合面临的首要问题是二者之间坐标系的标定，针对脉冲激光雷达和CCD的特点设计了一种三维标定靶，提出了一种改进的外部标定算法，利用主成分分析法拟合平面，提高了标定精度。将激光雷达和CCD标定算法运用在物体三维建模中，研究了基于外部标定算法的三维重建和纹理映射，取得了较好效果。

在基于激光陀螺(RLG)的单轴旋转惯性导航系统中,由于惯性测量单元(IMU)绕z轴旋转,使得水平方向的惯性元件的误差量能在很大程度上自动对消,因此系统的导航精度主要由z向陀螺的零偏估计精度决定。提出了一种基于姿态解算的z向陀螺零偏的估计方法,并进行了理论分析与实验论证。实验结果表明,能有效地估计出单轴旋转惯性导航系统的z轴零偏值,使系统达到较高的导航精度。

为了改善双电荷耦合器件(CCD)交会测量系统的精度,设计出符合实际指标要求的测量系统。基于透视成像原理建立了双CCD交会测量数学模型,通过分析系统中目标点的测量误差,研究了双CCD视觉传感器光轴倾角、基线距离和焦距长度等结构参数对系统空间坐标测量精度的影响。结果表明,当双CCD呈对称结构放置,光轴与基线夹角保持在30°-70°之间,选择具有较长焦距的透镜并且把待测物体置于测量系统中心位置时,可以获得毫米甚至微米量级的测量精度。基线距离对测量精度的影响较为复杂,一般控制在0.5-3倍测量距离之间为宜。研究结果对双CCD交会测量系统结构的优化设计具有一定的参考意义。