为提高成像效率, 研究了基于雪崩光电二极管(APD)阵列和分束照明的直接测距型无扫描激光主动成像系统。系统采用脉冲激光器作为光源, 通过测量激光脉冲飞行时间来获取目标距离信息; 基于达曼光栅进行分束照明以提高能量利用率。另外, 光学系统采用收发共孔径结构, 保证了目标处激光脚点和APD阵列各像元的几何对准。与参考APD所采用固定阈值时刻鉴别法不同, 系统采用固定阈值与恒比定时相结合的时刻鉴别法处理回波APD阵列的输出信号以适应外光路参数的变化。各通道采用专用计时芯片TDC-GP22测量启停脉冲之间的时间间隔, 实现了45 ps的计时分辨率。最后, 将19 m和31 m处放置的两个角反射器作为合作目标进行了成像实验, 并给出了所获取的距离图像。结果表明: 两个目标的平均距离分别为19.28 m和31.54 m, 测距误差分别为0.28 m和0.54 m, 显示提出的设计方案切实可行。

大尺寸矩形反射镜结构支撑是离轴三反消像散(TMA)光学遥感器研制过程中的关键技术难点之一。以某临近空间光学遥感器的760 mm×320 mm 三镜为研究对象，系统分析了环境温度对反射镜面型影响的本质原因，得出了温度适应范围与热膨胀系数差(反射镜与支撑结构)、反射镜接口承载能力、柔性支撑刚度之间的关系，形成了一套大口径光学反射镜结构支撑设计思路。提出了一种基于圆切口柔性铰的两轴正交反射镜柔性支撑结构，利用有限元对反射镜组件的光学面型和模态频率进行了仿真分析，通过正弦扫频实验对反射镜组件的结构频率进行了实际验证。在1g重力和10 ℃温度载荷的共同作用下，反射镜光学面型的最大均方根差(RMS)为13.4 nm，满足所提出的λ 45 ( λ = 632 nm)指标要求。反射镜组件最低阶模态频率的分析值和实验值分别为128.67 Hz和124.1 Hz，满足所提出的不低于100 Hz指标要求。

雪粒径是影响全球/局地能量收支和表征积雪水热状态的重要参数, 大面积监测和估算雪粒径的分布及大小对于全球/局地气候变化和水资源管理具有重要意义。 目前遥感技术已成为大面积监测和估算雪粒径的重要手段。 针对雪粒径的遥感监测与估算, 该研究采用辐射传输模型模拟雪面可见光-近红外波段的光谱曲线, 经过分析光谱曲线并结合一阶微分和累计差异值选取对雪粒径敏感的波段和积雪指数, 建立单变量雪粒径高光谱遥感估算模型, 并用地面实测数据进行验证, 结果表明, 单波长1 030 nm, 1 260 nm和归一化差值积雪指数（460和1 030 nm）构建的估算模型预测精度较高, 雪粒径估算值与实测值的相关斜率分别为1.37, 0.61和0.62 , R2分别为0.82, 0.86和0.93, RMSE分别为55.65, 50.83和35.91 μm, 可用于雪粒径的估算研究。 研究成果为雪粒径的高光谱遥感反演提供科学依据。

为了在空间光学遥感器大尺寸反射镜柔性支撑结构的试验研究过程中获得柔度特性试验数据, 设计了一种结构紧蹙的单轴柔性铰链试验装置, 采用该装置在材料拉伸试验机上同时实现了端部弯曲和纯弯曲试验功能。该装置利用杠杆原理实现纯弯曲加载, 并采用由刚性辊子组成的约束通道对纯弯曲组件进行约束, 从而降低了摩擦对载荷传递的影响。试验过程的模拟分析表明, “L”型下推杆引起的横向偏载是影响纯弯曲试验的主要因素, 最大横向偏载可控制在4.783 N。试验结果和有限元分析结果及理论计算值取得了很好的一致性。与有限元分析结果相比, 试验结果和理论计算值都稍偏小, 试验值最大偏差为3.87%。该装置为光学反射镜柔性支撑的试验研究提供了有效的解决方案。