为实现白天红外光电测量系统对低信噪比恒星的质心及能量高精度计算, 本文给出一种高效的方法。首先, 分析了红外光学系统白天恒星的成像特征。其次, 先对采集的图像序列进行预处理操作得到预处理图像。接着对预处理图像序列执行叠加求均值和下采样操作得到下采样图像。在下采样图像中以亮度为特征求取恒星的疑似位置后, 在预处理图像序列上建立与疑似位置相对应的目标区域, 在目标区域内顺序求取质心序列。对目标区域的图像序列以质心偏移为基础进行移位相加后获取目标图像。在目标图像上以信噪比为判据完成恒星提取, 以及质心和能量的计算。再次, 分析指出此方法能增强目标信噪比的原理, 并给出其适用范围以及相关参数的确定方法。最后通过实验表明, 采用移位相加法可增强目标的信噪比, 并提高提取正确率; 且对于SNR不大于48的恒星可将其质心和能量计算精度平均提高006 pixel和285%。移位相加法对低信噪比的恒星可较为精确地计算其质心和能量。

为了确定三视场定位定向设备各个误差源对定位定向误差的影响，建立了定位定向的误差分析模型。首先，给出了三视场导航设备采用空间解析几何法进行定位定向的原理。其次，指出影响定位定向的各个误差源,归纳分析了误差源的特性、概率分布以及误差源对定位定向信息对的影响。然后，利用定位定向原理建立起定位定向误差分析模型。最后，利用蒙特卡罗法进行误差仿真分析。仿真结果表明系统的定位均值误差为121.0 m；定向均值误差为7.4″，并指出定位定向主要的误差源是水平测量误差，其次是垂线偏差数据的误差。野外实验表明，该系统的定位均值误差为182.12 m；定向均值误差为9.3″，水平测倾角的误差对定位定向结果的影响最大。

：数据通信系统是整个大型望远镜的数据传输中枢。针对地基大型望远镜分系统多，信号种类繁杂、分布不均匀和分布距离较远等特点，设计了一种基于大规模集成电路FPGA的数据通信系统。系统分为机上数据通信系统和机下数据通信系统两部分，机上与机下数据通信系统通过单根光纤进行连接。系统最多可提供60路RS422、32路TTL、10路RS485和4路RS232同步传输。同时，系统以GPS时钟频率为基准频率产生多种工作时序，为望远镜提供同步工作脉冲；通过采集曝光脉冲对应时刻的时间数据和编码器数据锁存当前的时空信息。硬件方面采用XILINX公司的Virtex-5系列FPGA为核心处理芯片完成该系统的设计，实验结果表明系统可满足大型望远镜数据通信的需求。

为了提高空间目标的红外辐射测量准确度, 提出了基于精确校准的红外标准星的红外辐射标校方法.测量不同大气质量处多颗具有较高光谱分辨率的红外标准星, 采用天文孔径测光法对望远镜拍星数据进行处理, 依据大气消光模型进行最小二乘线性拟合, 获得了测量系统的红外辐射响应率和大气消光.1.2 m望远镜上中波红外成像终端验证性实验结果表明, 该方法的恒星辐照度反演误差最大为16.28%.且该方法无需增加额外设备, 操作简单, 易于实现, 可随时对测量设备进行实时标校.对地基大口径望远镜的红外辐射测量具有一定的应用价值.

为满足Camera Link相机图像存储系统小型化、可移动、易携带的要求，设计了基于Xilinx公司V4系列现场可编程门阵列(FPGA)和TI公司6000系列数字信号处理器(DSP)相结合的硬件电路方案。首先，在FPGA的控制下图像数据缓存到一片SDRAM中，同时读出另外一片SDRAM中缓存的图像，经乒乓操作存储到两块固态硬盘中。其次，DSP与上位机用百兆网连接，在上位机的控制下，DSP从外部存储器接口(EMIF)中获取图像数据后，发送给上位机完成实时显示或者存储图像回放的功能。实验表明: 在相机分辨率为640×480、帧频为100 f/s且像素为10位时，该系统可以不丢帧地完成图像存储任务。在不需要实时显示的应用场合，系统可以单独完成脱机存储任务，满足Base型Camera Link相机的便携存储要求。

研究了用于扩展目标成像的相位差异技术。该技术利用焦面和离焦面上的两幅图像之间的相位差异来估算波前相位畸变，同时对采集的图像进行恢复。设计了白光目标成像实验系统，用宽带白光作光源，在实验室搭建实验平台，模拟无穷远处目标和波前相位畸变。采用直角梯形分光棱镜将光路分为两个通道，在一台相机上同时采集两个通道像面上的图像，消除了相机不同产生的差异，极大地抑制了噪声对图像恢复的影响，分光后系统抗两个通道独立的高斯白噪声的能力为10%。实验结果显示恢复后的图像分辨率提高了19%，表明该技术是适合光电成像系统的图像恢复技术。