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。

阵列成像激光雷达是激光雷达的发展方向，但受到阵列探测器和激光功率的限制，无法实现远距离的高分辨力成像。基于小面阵的块扫描激光雷达兼顾了阵列成像激光雷达的高分辨力和扫描激光雷达的远距离，成为现阶段激光雷达领域的研究热点。采用5×5的阵列雪崩光电二极管（APD）为敏感元，设计了25路并行的放大器，实现了200 MHz的带宽和40 dB的增益；整形电路输出信号抖动小于2 ns，25路阵列计时器时钟频率达到了200 MHz。利用上述器件配合高重频固体激光器和双光楔扫描器实现了小面阵块扫描激光雷达的原理实验系统，并利用该系统进行了室内距离成像实验。实验结果表明，该系统能够实现0.8 m的测距精度，3°×3°的成像视场角和128 pixel×128 pixel的图像分辨率。根据所获得的实验结果，对于影响块扫描激光雷达成像精度的因素进行了分析。

为确保STEP卫星超高精度加速度计的测量头线圈三维超导膜在设计的工作电流范围内完全超导，以实现10-18 g精度的加速度测量，对测量头线圈进行了低温超导测试，测试证明三维超导膜存在不完全超导缺陷。利用分段测试法对三维膜线圈的二维组成部分进行了测试，确定了测量头线圈超导缺陷的位置，并分析了造成超导缺陷的原因。根据测试和分析结果改进了线圈设计，实现了测量头线圈的完全超导，并标定线圈的最大工作电流为-40～40 mA，满足STEP卫星加速度计对超导电流要求的-10～10 mA，设计裕度达到300%。通过测试、分析与改进设计，定型了STEP卫星超高精度加速度计测量头线圈的研制，为完成STEP任务奠定了技术基础。同时，实现了三维超导膜线圈的制造与工程应用。