提出了一种基于红外特征的在役飞机电接触可靠性在线评估方法。在役飞机长期的振动、腐蚀、高温等环境负荷冲击导致电接触载体表面状况恶化，其程度往往难以定量评估。通过模型机理分析发现，斑点化特征引起接触电阻等可靠性指标下降。然后针对某型电接触载体施加一定的扭矩载荷谱，实时获取电接触部位的“热”信息。在低载荷、临近额定载荷状态下，随载荷状态变化而出现的斑点化特征较为明显。由此认为，将热力收缩线区域最高温度、等温线密集程度、连通区域面积及边界模糊化程度等作为表征指标，能够反映电接触表面施加机械载荷状态的实际衰减程度。因此，该方法可用作在役飞机接触电阻恶化程度的有效评估方法 。

双光栅光谱仪光栅转轴是用于固定和驱动两块共轴凹面光栅的重要零件, 其工作过程中出现的变形与振动现象均可能对双光栅光谱仪最终的波长测量结果带来影响。依据双光栅光谱仪的工作原理和实际工况, 确定其光栅转轴结构优化的主要目标为质心调整, 轻量化, 避免共振和减小凹面光栅的随机响应变形。为实现光栅转轴的多目标优化, 首先在UG中建立凹面光栅、光栅转轴及其固定结构的三维模型, 然后导入ANSYS Workbench进行模态分析与随机响应分析, 并针对其计算结果展开多目标优化。优化后, 光栅转轴回转部分的质心调整到回转轴上, 总质量由0.606 30 kg减轻到0.539 43 kg, 二阶固有频率从184.83 Hz增大到187.77 Hz, 凹面光栅Z轴方向最大随机响应变形从33.394 μm减小到27.147 μm。目前市面上常见的有限元分析软件均无法直接实现结构的质心调整, 作者将该目标的实现提前到三维建模过程当中, 并保证在后续优化过程中, 回转部分的质心只在其回转轴上移动, 从而使质心调整和轻量化等其他优化目标同时实现, 该处理方法具有广泛的借鉴意义。

针对环境适应性和探测精度的要求，设计了双视场、多通道成像仪的光机结构，以获取高空间、时间覆盖和高垂直分辨率的大气图像和数据信息。根据光学探测和光学定位精度的要求，设计的光学系统结构以及对应的机械结构采用了天底和临边多方位观测模式。该结构通过柔性系统保证了成像仪在45°C的温差范围内能够正常工作。由于温差较大，系统中构建了CCD探测器裸片的精密定位与散热系统。为验证光机结构设计的正确性，对集成后的成像仪进行了光学系统性能检测。检测实验显示，边界温度状况下3个光学通道的分辨率均优于4 km，达到对地球临边和天底大气进行探测的需求。成像仪的质量为8.3 kg，其一阶基频大于100 Hz，最大应力为52.5 MPa。该光机结构设计合理、紧凑，满足刚度、强度以及目标探测要求，适合空间遥感的应用。

针对仪表监控识别系统中仪表抖动、仪表外观特征不明显的情况, 提出了一种快速而准确的识别方法: 加入移动侦测, 用于检查仪表抖动, 确定是否需要在下次识别中进行字符重定位; 使用marker检测法对仪表的感兴趣区域(Region of Interest, ROI)进行定位。通过与传统识别方法(没有移动侦测、使用仪表原始特征定位ROI)进行对比, 新方法对仪表字符的识别速度和识别准确度有显著的提高。

为满足高分辨率大相对孔径宽波段高光谱成像仪的要求，克服Offner光谱成像系统中凸面光栅加工的困难和改进型Czerny-Turner光谱成像系统相对孔径小的缺点，提出一种新型的基于平面光栅的大相对孔径Schwarzschild光谱成像系统，根据反射球面罗兰圆理论分析了该系统的像散校正方法，利用Matlab软件编制了初始结构快速计算程序。作为实例，设计了一个相对孔径为1/2.5，工作波段为400～1000 nm的Schwarzschild光谱成像系统。首先利用自己编制的Matlab程序计算初始结构参数，再利用Zemax-EE光学设计软件对该光谱成像系统进行光线追迹和优化设计，并对设计结果进行分析。结果表明，在整个工作波段内，点列图弥散斑的尺寸小于13 μm，实现了大相对孔径宽波段像差的同时校正，在宽波段内获得了良好的成像质量，满足设计指标要求，也证明了这种新型Schwarzschild光谱成像系统是可行的，其在航空和航天高光谱遥感领域具有广阔的应用前景。

提出了一种改进型Dyson光谱成像系统，以克服传统Dyson光谱成像系统焦平面探测器安置困难的缺点。首先，基于折射球面罗兰圆理论，提出了这种改进型Dyson光谱成像系统的光学设计方法。然后，利用MATLAB软件编制了初始结构参数快速计算程序。 作为实例，设计了一个相对孔径为1/2，波段为200～1 000 nm的Dyson光谱成像系统。利用自己编制的MATLAB程序计算了初始结构参数，利用光学设计软件ZEMAX-EE对该光谱成像系统进行了光线追迹和优化设计，并对设计结果进行分析。分析结果表明，在整个工作波段(200～1 000 nm）内，点列图半径均方根值小于4.2 μm，实现了大相对孔径宽波段像散同时校正，在宽波段内同时获得了良好的成像质量，满足设计指标要求。得到的结果验证了所提出的光学设计方法是可行的。

为监测及修正紫外臭氧垂直探测仪(SBUS)在发射以及在轨运行过程中的光谱位置的偏移，采用了一种全新的高精度在轨光谱定标方法。利用高分辨率参考光谱与仪器狭缝函数进行卷积，并将卷积结果与修正后的测量光谱进行匹配，建立了相关评价函数，计算参考光谱和测量光谱误差最小时的光谱偏移量。对于SBUS，利用此方法定标得出的光谱偏移量为0.10 nm。利用SBUS星上汞灯光谱验证了定标结果的最大误差为0.01 nm，满足仪器指标要求。实验结果证明了高精度在轨光谱定标方法的可行性及精度。

空间高层大气遥感远紫外成像光谱仪主要用于观测高层大气中的远紫外辐射和实现对其内部中尺度现象成像的功能。目前我国该类的相关仪器研究基础还比较薄弱，针对这种情况，在光学系统设计的角度上给出了一种适用于130~180 nm波段探测的光学系统方案。该成像光谱仪光学系统以离轴抛物镜为物镜，串联Wadsworth结构为成像光谱系统；这种串联Wadsworth成像光谱系统采用离轴抛物镜做准直镜，分光器件为平面光栅和球面光栅串联，实现二次色散，同时球面光栅起到聚焦成像作用；在像差理论的基础上，对该结构的光程函数和各像差进行了分析，获得了改进结构的宽波段完善成像条件。针对低轨空间探测应用要求设计了相关改进型Wadsworth结构成像光谱仪光学系统，设计结果证明系统像差得到了充分校正，在奈奎斯特频率(20 lp/mm)下全视场全波段调制传递函数值在0.6以上。该优化结构同时具备高空间分辨率和高光谱分辨率，性能优越。

论述了地球临边及天底模式大气探测的原理，依据应用要求设计和研制出了具有全新探测模式的在近地球轨道能同时对地球临边和天底大气进行探测的紫外环形成像仪原理样机。该样机采用折反式光学系统，它的三个工作波段分别为285～295 nm、305～315 nm和350～360 nm，能实现地球临边（对应大气垂直高度0~120 km）多方位以及天底10°视场角内的成像探测，其探测数据被用于反演大气辐射多方位的空间分布及动态结构。最后对该原理样机的310、355两个通道进行了性能评价。结果表明，其空间分辨率和信噪比均达到设计指标要求，满足空间紫外遥感的应用。

通常利用单色仪输出的单色光对空间遥感光谱仪进行波长定标。 提出以空间遥感光谱仪的置信度为标准, 来评价宽波段单色仪高精度波长定标精度的方法。 通过对仪器精度的分析, 分别求出单色仪的波长的重复性误差和偏差。 应用高压汞灯的本征谱和光栅衍射多级谱作为定标谱线, 避免更换灯源带来的误差。 通过粗细定标相结合的方法, 缩短扫描时间, 并且运用高斯拟合对波峰进行精确定位, 缩小误差。 最后利用高次拟合得到的关系式, 测出单色仪波长精度, 计算出空间遥感光谱仪定标的置信度。 以1.5 M单色仪为例, 单色仪在200～840 nm波段内波长精度±0.016 nm, 则空间遥感光谱仪的波长精度达到±0.050 nm的置信度为99.82%。