全球成年男性的精子质量呈明显下降趋势。精子质量下降与男性不育虽并非线性关系，但显然与低生育力密切相关。辅助生殖技术针对不育男性精子水平低、形态和运动活力异常等常见问题，通过评估和筛选优质精子，提供了解决男性不育问题的主要技术方案。现有临床研究局限于精子形貌和活力等特征参数的筛选，缺乏针对精子DNA损伤情况的无损评筛手段。本文首先介绍了精子无损评筛技术在辅助生殖领域男科的应用需求以及显微拉曼光谱技术的基本原理，继而对基于拉曼光谱技术的精子研究进行了综述，综合分析探讨了精子的拉曼光谱检测和光谱特征，聚焦精子DNA损伤的拉曼光谱响应问题，最后讨论和展望了精子无损评筛技术的发展前景。

在激光通信、激光制导和交会对接的过程中, 为了实现对远距离目标的捕获和跟踪, 提出了一种基于单元探测器的激光跟踪技术, 该技术以单元探测器测量距离信息, 通过快反镜使光束螺旋扫描视场, 并反馈角度信息, 由此得到三维图像。信号处理端通过处理三维图像可以获取目标相对视场中心的脱靶量, 控制端根据脱靶量驱动快反镜偏转, 使目标一直处于扫描视场中, 从而实现目标跟踪。该技术的优点是能将单元探测器引入到捕获跟踪领域中, 不再需要使用阵列探测器定位回波光斑的中心, 所以回波能量密度更高, 有利于实现远距离的激光跟踪, 特别是能够结合单光子探测器来极大地提高跟踪距离。使用该方法进行了仿真实验, 并在室内使对3.75 m处的目标进行了捕获跟踪实验。实验结果表明, 仿真与实验结果具有很高的一致性, 其中对角速度为9.07 mrad/s目标的捕获概率达到了72.5%。

针对存在残余频偏的光频梳波分复用系统,提出一种基于盲相位搜索算法的主从载波恢复方案,该方案适用于存在频偏的光频梳相干波分复用系统。该系统使用盲相位搜索算法获取主通道的相位噪声,获取的相位噪声进一步用于初始化从通道相位噪声;使用测试相位自适应的相位追踪器对从通道的相位噪声进行校正。通过自适应调整测试相位的个数和中心位置,实现了可容忍频偏的低复杂度载波相位恢复。仿真结果表明,当使用80 GHz间隔的五线光频梳作为发射端和本地振荡光源时,相对于各通道独立的载波恢复方案,本方案在不牺牲相位噪声容忍度的前提下,将从通道的计算复杂度降低了80%。

相位编码频分复用(PC-OFDM)信号最早应用于通信系统，同时作为外辐射源雷达信号具有低截获、抗干扰、波形灵活等优点，是现有民用外辐射源信号的有效补充。提出将PC-OFDM信号作为外辐射源雷达信号，进而实现低空旋翼目标微动特征的有效提取。基于PC-OFDM信号，建立了低空旋翼目标双基雷达微动回波模型，推导了微多普勒的参数化表达; 针对低信噪比条件下微多普勒参数提取困难问题，提出了基于随机共振的低空目标微动特征提取方法。仿真验证了所提方法的可行性和稳健性。

大波特率、高阶调制格式信号的广泛应用使相干光通信系统对收发机中存在的硬件损伤更加敏感,因此迫切需要相应的损伤估计方法。提出了一种新的基于数字信号处理的收发机损伤联合估计方案,该方案可同时监测因光发射机和光接收机硬件不完美引起的光信号同相/正交(IQ)分量幅度、相位不平衡和时钟偏移。该方案首先使用Godard定时误差检测器和施密特正交化法估计并补偿了接收机损伤;接着使用最大似然的独立成分分析法和级联的判决引导最小均方(DDLMS)算法分别实现了对发射机损伤不敏感的偏振解复用和载波相位恢复;最后从DDLMS的抽头系数中估计出发射机损伤。得益于对发射端IQ不敏感的偏振解复用和载波相位恢复,该方案实现了宽范围的损伤监测。仿真结果表明,与传统数字信号处理方案相比,所提方案对发射端幅度、相位不平衡的估计范围分别提升了约100%和33%。

针对空间相机次镜调整机构的复杂设计约束要求, 提出一组评价调整机构运行效率的指标体系, 并基于这组指标评价体系, 优化得到一组综合约束下效率性能较高的机构尺寸参数。通过建立机构的运动学模型、运动误差模型、静力学模型和动力学模型, 针对运载过程和在轨运行期间的约束要求, 提出了空间利用效率指标、误差传递效率指标、质量受力效率指标和运动能耗效率指标, 基于四个效率性能评价指标, 利用性能图谱法, 分别得到了四个效率指标的性能图谱, 并进一步优化得到了一组效率性能全面的机构尺寸参数(a, b, l)=(197 mm, 643 mm,1 260 mm), 研究成果为后续该机构的空间工程应用奠定了良好的理论基础。

针对传统基于压缩感知 (CS)理论的微动目标特征提取方法不适用于宽带雷达目标的情况，以线性调频信号体制雷达为例，通过分析微动目标回波的内在特性，构建了一种微动目标回波的多重观测矢量 (MMV)模型。结合频率估计算法与正交匹配追踪 (OMP)算法进行MMV模型的稀疏表达求解，从而获得微动目标的特征参数。仿真结果表明，与传统基于单重观测矢量(SMV)模型的微动特征提取方法相比，噪声环境下采用 MMV模型进行微动特征提取具有更强的鲁棒性。

针对现有多输入多输出（MIMO）雷达正交多相码的设计中存在的自相关旁瓣峰值和互相关峰值高、算法收敛速度慢的问题，提出了一种基于遗传-和声搜索算法的MIMO雷达正交多相码设计方法。该算法将和声搜索算法和遗传算法相结合，在遗传算法多次迭代获得一个较好的初始解的基础上，再使用和声搜索算法进一步搜寻邻近区域可能的解。该算法既具有遗传算法全局寻优的特性，又具备和声搜索算法的邻域寻优特性。所提方法能够加快发射信号自相关旁瓣峰值和互相关峰的收敛速度，同时增大主瓣和旁瓣的比值。仿真实验的结果证明了所提混合算法的优良性能。

面向光发射机信号畸变分析的应用场景,采取了一种相位近似缓变的相干检测系统,并借助聚类分析算法对畸变光信号进行分析预处理,精确估计畸变系数并实现较好的星座图恢复效果。该系统通过调整本振光传输链路长度使其与信号光传输链路的长度基本相等,本振光和信号光之间的相位差在较长的时间窗口内近似恒定,从而允许借助聚类分析方法对长时间窗口数据进行星座图的智能分析与预处理,基于聚类中心点位置计算获得畸变系数,同时以聚类中心位置作为参考进行后续均衡和载波相位处理。该方案解决了在信号畸变与相位噪声同时存在下的信号恢复难题,可实现精准信号畸变评估。在实验系统中使用聚类分析方法和盲相位搜索(BPS)算法对I-Q增益不平衡、I-Q幅度分布不均匀和I-Q相位误差三种发射机畸变信号进行处理,并进行相应的实验验证。仿真和实验结果均表明,该实验系统中聚类算法可对发射机的上述三种畸变损伤实现精确估计。

提出基于级联扩展卡尔曼滤波与块状处理线性卡尔曼滤波的频偏和相位噪声协同处理方案。利用扩展卡尔曼滤波器对系统频偏进行初始估计,利用块状线性卡尔曼滤波器实现频偏和相位噪声的精准估计。对最优数据块长度和调优参数Q的关系,算法的线宽容忍性能、频偏估计范围以及频偏漂移追踪速度进行了详细的讨论和分析。结果表明,该方案具有快速的载波估计收敛能力、较高的频偏和相位估计精度,并且其频偏漂移追踪可高达320 MHz/μs。相比传统盲相位搜索方法,该方案具备较高的频偏容忍度和较低的实现复杂度。最后实验研究正交相移键控(QPSK)光通信系统下的载波恢复性能,同时给出不同光信噪比、块状数据长度下的载波频偏估计性能。