为了提高深空星间光通信信道容量、数据传输速率和频谱利用率, 对深空星间光通信链路进行了设计, 搭建了深空星间光偏振复用(PDM)系统。结合激光通信的链路特性, 对不同通信波长、不同传输速率下的PDM系统链路性能进行了仿真, 结果表明: PDM技术可有效提高数据传输速率, 并且有利于深空光通信系统性能的改善。

为了尽量节省深空光网络节点的能量, 提出定向洪泛路由算法(DFRA), 该算法根据深空光通信对角度和方位的敏感特性, 基于多接口的深空节点模型, 将空分复用和频分复用充分结合, 支持定向的多跳路由传输, 路由寻路的过程中只有部分节点参与。仿真分析结果表明: 与传统洪泛路由算法(TFRA)相比, DFRA能够避免TFRA存在的无方向性和盲目性的问题, 更加节能, 且网络传输时延和时延抖动等性能都优于TFRA方法。

红外体温计因安全卫生、测量高效而备受青睐，发展迅速。但目前市场上的红外体温计存在测量误差大、成本高等缺点，应用受到限制。鉴于此，首先分析了影响红外体温计测量精度的各种因素，并给出具体影响程度的计算结果，然后利用 STM32F407单片机作为控制核心，通过 MLX90615红外传感器、DS18B20集成温度传感器、HC-SR04超声传感器等获取信息，设计了一种面向医院、家庭等的廉价、可靠的便携式红外体温计，并给出温度补偿方法，最后通过实验测试验证了系统设计的可靠性。测试结果表明，最大综合误差不超过 0.15℃，具有一定的实用价值与参考价值。

针对空间相机快速反射镜的工作条件和工作要求, 提出了快速反射镜的结构轻量化设计方案。以100 mm口径圆形反射镜为研究对象, 设计了利用加强筋减重的反射镜轻量化结构, 并提出了基于镜面抗弯刚度等效的等效标准圆镜厚度的计算方法; 分别设计了基于镶嵌体结构的背部三点支撑方案和背部中心支撑方案, 有限元对比分析的结果表明, 采用背部中心支撑方案可以避免镜座与反射镜之间因温度变形不协调引起的多个支撑点相互干涉, 镜面面形精度较高, 并且由于结构简单, 其摆动组件的总质量更轻; 为了进一步提高快速反射镜结构的综合性能, 同时以摆动组件的总质量及镜面面形的均方根值为优化目标, 对背部中心支撑方案下快速反射镜的主要结构参数进行了多目标优化, 优化结果显示, 加强筋的高度和镶嵌体的壁厚对结构综合性能的贡献最大; 最终优化方案下快速反射镜的摆动组件总质量仅为95.75 g, 结构的一阶谐振频率为217 Hz, 在-8 ℃温度载荷的作用下, 镜面面形的RMS为7.26 nm, 满足设计要求的同时, 反射镜实现了40.4%的轻量化率。

主动支撑系统能使大型光学望远镜的主镜具备面形控制及定位的能力, 单体镜面形主动控制技术及拼接镜共相位成像技术因而得到了迅速发展。回顾了近年来主动支撑系统及促动器在大型光学望远镜中的应用, 并对其进行了总结, 归纳出了几种常见的主动支撑系统及促动器, 比较了它们的特点, 陈述了主动支撑系统与促动器之间的内在联系。最后对未来应用于望远镜主镜的主动支撑系统及促动器进行了展望。

介绍了一种磁盘与光盘融合数据安全存储的新模式, 简称磁光阵列或ORAID(Optical Replicated Arrays of Independent Disks)。ORAID模式包括: 将数据同时存储到磁盘模块和光盘模块中; 可根据数据的属性信息从磁盘模块中读取数据, 在目标磁盘无法被读取时, 可根据数据在光盘模块中对应的位置信息, 将存储有目标数据的光盘中的数据读入预设的数据缓冲区; 将存储有目标磁盘数据的光盘中的数据存储到磁盘模块中更换后的新磁盘中。该模式在使用上像基于硬盘的系统一样方便, 读写性能与RAID(Redundant Arrays of Independent Disks)一样; 在数据安全方面, 无论前端硬盘如何损坏数据都不会丢失, 并且在硬盘坏损以及重建过程中保持数据的可提供性; ORAID具有物理层面上的合规性, 所存的数据不可更改(WORM, Write Once Read Only)并可在无迁移的情况下长期保存50年以上; ORAID无须额外的备份系统。磁光阵列模式同样适用于固态硬盘与光盘的融合。

为使某飞行设备携带的小型红外相机在宽温度范围及恶劣动力学环境下能够良好成像，开展了红外相机光机结构设计。首先对光学系统及整机工作环境进行了分析，确定了光机结构采用全铝机身; 其次对核心部件——主镜的支撑结构进行了详细研究，分析说明了主镜传统支撑方式的局限性，确定了主镜与支撑采用一体化设计的方案，该设计同样适用于次镜; 接着根据相机尺寸选择了主次镜间支撑结构; 然后根据光学系统设计了合理的遮光罩; 最后，对相机过载适应性、温度适应性及模态进行了有限元分析，分析结果表明：该小型红外相机的光机结构能够满足设计指标要求。

研究了1.5 m口径空间相机反射镜组件的结构, 设计了主镜组件结构系统。采用RB-SiC作为反射镜镜坯材料, 分析并优化了反射镜支撑形式和镜体的结构参数, 得到了重131.9 kg, 轻量化率达到81%的反射镜结构。在主镜基本构型确定的基础上, 设计了主镜支撑结构, 通过合理设计柔性卸载结构满足了主镜结构系统的力、热环境适应性和抗振性要求。最后, 利用有限元法综合分析了主镜组件的性能。试验结果表明: 主镜在1g重力作用下的面形精度RMS达到0.025λ(λ=632.8 nm), (20±4)℃温变环境中主镜面形变化量在RMS 0.01λ范围内, 主镜组件一阶固有频率为95.8 Hz, 有限元分析结果的误差为4%。得到的结果表明主镜组件的静态刚度、动态刚度及热环境适应性完全满足设计指标要求。

反射镜组件作为空间相机的重要组件,在进行组件装配时,不但要保证其联接结构具有足够的联接预紧力以抵御动载荷或工作温度变化带来的影响,还要准确控制拧紧力矩避免对镜面面形造成较大的影响.以某空间相机的主镜组件为例,对螺钉防松的工作机理、采用防松粘接剂情况下的实际紧固力矩计算、对反射镜镜面的影响等方面进行了分析计算,并进行了试验验证.分析及试验结果表明,不同的螺钉防松胶对拧紧力矩、预紧力及反射镜面形造成较大的影响,其中,与不使用防松胶相比,硅橡胶(GD-414)和厌氧胶(J-222)对镜面面形的影响分别增加了31.9%和74%.在使用螺钉防松胶进行防松处理时,应根据不同防松胶的具体特性,调整螺钉拧紧力矩,在联接环节具有较高可靠性的同时,降低其对反射镜面形的影响.

研究了空间相机调偏流机构运动公式的提取方法, 以便提高运动机构精度, 改善空间相机成像质量。分析了调偏流机构测试数据的分布规律, 建立了它的分布规律模型。采用对角频率ω一维搜索的三参数三角函数拟合方法, 对测试数据进行了最小二乘拟合, 并研究分析了首次拟合残差的分布规律, 提取并修正了其中的系统误差分量, 从而进一步提高了拟合精度。试验结果表明: 使用上述方法提取调偏流机构运动公式后, 调偏流系统控制精度优于30″, 与最小二乘拟合结果(最大拟合偏差20.5107″)相符, 同时满足系统控制要求, 不仅实现了高精度的偏流角控制, 还降低了对零部件加工、装配的要求和制作成本。