航天测量船海上航行时主要通过精度校飞进行雷达精度鉴定, 针对其周期长、耗费大和组织协调困难的缺点, 提出了一种采用高精度星敏感器与雷达捷联跟踪测量空间目标进行海上精度鉴定的方法。雷达在跟踪空间目标的同时, 星敏感器实时拍摄天线指向附近星图。首先, 星敏感器利用雷达输出的编码器角度计算视轴的初始指向, 通过快速星图识别和目标定位获取天线地心坐标系精确指向; 然后, 经坐标变换到地平系, 根据蒙气差模型修正地平系俯仰角, 再经过船摇修正转换到甲板坐标系; 最后, 进行轴系误差及脱靶量修正, 实现雷达指向精度鉴定。试验结果表明: 利用该方法测量的船载雷达相对于星敏感器方位、俯仰随机残差优于50″, 满足雷达精度鉴定要求, 证明该方法的可行性。

为简化船载星敏感器安装矩阵标定步骤，提高星敏感器安装矩阵标定精度，提出了一种根据星敏感器测量信息和惯导系统输出信息对星敏感器安装矩阵进行动态标定的方法，将星敏感器安装矩阵的标定过程分解为粗标定和精标定两步。粗标定过程不考虑蒙气差影响，精标定过程根据粗安装矩阵和蒙气差修正模型对星敏感器测量信息进行修正，消除蒙气差影响，实现船载星敏感器安装矩阵的精确动态标定。实验结果表明，该方法经过两次迭代即可得到精确标定结果，不同时段实验结果表明该方法的一致性较好，星敏感器利用安装矩阵标定结果解算的船体姿态数据与惯导数据对比结果表明该方法是正确的。

为简化星敏感器蒙气差修正步骤,提高星敏感器自主姿态测量能力,提出了一种基于参考量修正的蒙气差修正新方法.该方法恒星视天顶距计算简单,不需要载体的姿态信息,蒙气差修正不需要求解二元非线性方程组,只需要简单加法即可完成.仿真分析与实验结果表明,利用参考量蒙气差修正方法得到的船体姿态解算结果与观测量蒙气差修正方法是一致的,二者偏差在0.1″以内.对星敏感器姿态测量的应用,基于参考量修正的蒙气差修正方法不需利用外部姿态信息,既计算简单,又不损失姿态测量精度.

建立了随机电磁光束通过大气湍流的传输模型, 并对比研究了高斯-谢尔模光束在大气湍流和自由空间的传输特性。研究表明, 光谱偏振度随传输距离变化, 并在远场趋于稳定; 得到了远场稳定偏振度的解析表达式, 其在大气湍流传输中与光束的自相关长度和互相关长度无关; 光谱相干度在自由空间的远场趋于1, 而在大气湍流的远场趋于0, 并且湍流强度越大光谱相干度下降越快, 光谱密度衰减越快。

为了研究高斯-谢尔模型光束的偏振特性, 采用交叉谱密度矩阵的方法, 研究了该光束通过聚焦光学系统的偏振特性, 得到了完全偏振和完全非偏振光束保持偏振度不变的条件, 并给出了通过聚焦光学系统后传输平面偏振度实现均匀分布的条件。结果表明, 聚焦光学系统中偏振度在焦点位置附近有明显的起伏变化; 焦点位置上的偏振度等于其在自由空间传输时的远场稳定偏振度。该研究对激光传输领域具有重要的理论和现实意义。

为利用相机进行天文观测以实现高精度的相机姿态测量，必须先对相机参数进行精确标定。针对传统相机标定方法工作距离有限的问题，提出了以恒星为控制点的相机标定方法，根据球面天文学方法计算观测时刻控制点的世界坐标，利用摄像测量原理建立了恒星观测模型，求解相机的内外参数并分析了误差因素。实验结果表明，该标定方法在不依赖于精密、复杂的外部设备情况下可达到较高精度，并具有较强的抗噪声能力。将标定结果用于天文观测并求解相机姿态，航向角和俯仰角的解算重复性优于10″，能够满足高精度姿态测量的需求。该方法可进一步推广应用于星敏感器的标定。

利用梯度法对激光雷达信号进行处理，检测出突变部分的幅度和位置，根据梯度信息计算相应的平移序列，加入到原始信号中，使所得信号中不包含突变信息。利用经验模态分解(EMD)方法对去突变信号进行分解和去噪就可以避免模态混叠和突变位置附近出现的局部振荡现象。将该方法应用于实际激光雷达数据去噪过程中，实验结果表明，该方法能消除由突变引起的重构信号局部振荡现象，对信号平稳部分的噪声能有效地滤除，又能较好地保留信号的突变信息。

为了确定成像激光雷达与摄像机两种不同传感器的相互位置参数，建立两者的一一映射关系，在现有激光雷达与摄像机外部参数标定方法的基础上，通过引入奇异值分解技术，对现有标定算法进行了改进。首先，介绍了改进标定算法的基本原理，采用奇异值分解方法求解超定方程组，得到成像激光雷达坐标系与摄像机坐标系之间的投影变换矩阵。为了降低噪声影响，使用非线性优化算法优化初值。然后，利用自制的立体标定靶进行了标定实验，并使用已标定出的结果对成像激光雷达图像和摄像机图像进行了融合实验来验证提出的标定算法。实验结果表明，该算法平均标定精度达到13.33 μm，标准差为7.49 μm，比原始算法提高了1倍，基本满足图像融合对标定精度的一般要求。

激光雷达和CCD摄像机各自都具有快速获取物体空间信息的能力，广泛应用在真实场景的三维建模中。激光雷达与CCD摄像机数据融合面临的首要问题是二者之间坐标系的标定，针对脉冲激光雷达和CCD的特点设计了一种三维标定靶，提出了一种改进的外部标定算法，利用主成分分析法拟合平面，提高了标定精度。将激光雷达和CCD标定算法运用在物体三维建模中，研究了基于外部标定算法的三维重建和纹理映射，取得了较好效果。

在对三维成像激光雷达获取的数据进行曲面重构时,由于数据中存在噪声,使得重构的曲面不光滑、不连续,因此需要对数据进行滤波处理,滤除其中的噪声.提出了一种改进的Laplacian方法,在该方法中引入低通滤波函数,该函数包含了一个防收缩比例因子,能对曲面进行无收缩的光顺,保留数据中的低频部分,舍弃其中的高频部分.实验结果证明,该方法具有Laplacian方法简单、计算速度快的优点,同时消除了其网格收缩性、细节丢失过多的缺点,能满足曲面重构要求.该滤波算法可以广泛地适用于三维成像激光雷达的数据处理和曲面重构.