针对共光路系统对环境温度的适应性问题，以温度-光学变形特性研究为基础，提出了一种基于综合传热的主镜组件分区域热控方法。建立了主镜组件的传热模型并分析了典型热控工况下的温度分布特性；对不同材质的主镜进行了热仿真，以热光学试验结果修正模型，使主镜温度场的仿真与实测结果绝对偏差小于1.4 ℃，同时确定了主镜组件的温度梯度控制阈值；采用分区传热策略，使主镜组件达到高温升水平、低温度梯度的热控目标。以某主镜组件为对象进行了仿真与试验：当主镜平均温升达到16 ℃以上时，镜体轴向温度梯度≤2.5 ℃，径向与周向温度梯度≤2.4 ℃，主镜面形变化量小于0.005 λ，该结果可为共光路系统的整体热控方案设计提供优化思路。

以两轴四框架光电系统伺服稳定平台为研究对象，运用故障模式、影响及危害性分析（FMECA）以及模糊层次分析法，对伺服稳定平台的可靠性进行定性分析。在得到伺服稳定平台的关键故障模式和可靠性关重产品清单后，充分考虑人为主观判断的模糊性，继续深入分析关重产品对可靠性影响的重要度排序，以此作为后续可靠性设计和分配的重要参考。

陀螺是光电系统瞄准线稳定的重要元器件，介绍了一种基于光电系统的光纤陀螺冗余安装方法。在冗余安装陀螺数量确定的前提下，考虑到工程实际应用的安装空间、体积、重量和成本等因素，设计了4个陀螺的八边形金字塔冗余安装方式，对此冗余安装方式的精度和可靠性进行了分析和仿真，并与无冗余安装进行了对比。同时，该安装方式可用于陀螺与磁流体动力学角速率传感器的冗余安装。结果表明，该方法使角速度测量的噪声标准差下降约25.3%，可靠性提升约1.75倍。该方法能有效解决某光电系统受安装空间限制而陀螺精度不够的问题，提升了光电系统可靠性；同时也可应用于三轴陀螺稳定光电系统中，对工程应用有一定的指导作用。

航空光电侦察具有隐蔽性强、直观性好、分辨率高等优点，一直是各国**侦察的重要手段。根据作战任务需求，将航空光电系统分为凝视观瞄、情报侦察监视、红外搜索与跟踪、告警与对抗四大类。列举了典型产品，分析其特点及技术途径，从光学实现、稳定平台演进、瞄准线稳定、态势感知、轻量化、多任务协同、开放式系统架构（open systems architecture, OSA）等多方面分析国内外航空光电侦察技术和装备的发展情况及趋势。

目标定位精度是评判机载光电系统性能的一项重要指标。对于高空机载光电系统，目标定位精度除受传感器、测距仪、载荷平台稳定精度、飞行平台稳定精度和位置精度等综合因素影响外，还受大气折射的影响，对于高空机载光电系统远距离对地观测，大气折射对目标定位的影响尤为严重。该文从大气折射对目标定位的影响机理出发，给出大气模型，分析大气折射的影响因素，并基于介于圆球体和参考旋转椭球体之间的地球模型给出了大气折射误差模型；基于该文提出的近似参考旋转椭球体地球模型，仿真分析了大气折射对目标定位的影响结果。分析结果对于机载光电系统远距离目标定位大气折射修正具有重要指导意义。

柔性铰链作为快速反射镜（fast steering mirror，FSM）的关键部件之一，分析其结构特性对FSM性能的影响，用于指导FSM结构设计。通过将柔性铰链简化为弹性环节，等效为3轴的平动刚度和3轴的转动刚度，基于欧拉动力学，建立了两轴FSM的运动微分方程，搭建了FSM控制系统的Simulink仿真模型；在给定振动环境下，仿真分析了结构谐振频率对FSM性能的影响，指出平动固有频率越大，FSM锁零精度越高，平动固有频率选择在伺服系统增益交界频率2倍以上；考虑到锁零精度要求和电机力矩限制，转动固有频率选择在25 Hz～50 Hz。最后结合实物进行了振动试验，仿真结果与振动试验结果一致，验证了仿真模型的正确性。

针对航空光电系统成像性能要求，从探测器像元尺寸出发，研究了探测器像元尺寸对探测器动态范围、信噪比、调制传递函数等性能参数的影响，并分析了探测器像元尺寸对光电系统分辨率、信噪比、探测识别作用距离等总体性能参数的影响，最后列举了国外典型航空光电系统参数及其选用的探测器参数。通过分析探测器性能参数与系统总体性能参数之间的关系，给出探测器像元尺寸选型及航空光电系统Fλ/d典型值的建议，即一般情况下航空光电系统为了获得远距离高像质图像，优先选用大像元探测器，并综合权衡探测器像元尺寸与系统Fλ/d之间的关系，将Fλ/d控制在2以内。

机载光电稳瞄平台受飞机作战环境的干扰因素，会引起设备环架的振动，对光电平台载荷视轴的稳定性及跟踪精度影响很大，减振的主要任务是有效隔离环境振动。与传统橡胶减振器比较，文章提出了一种新型机载光电稳瞄平台的柔性减振设计。并通过ANSYS仿真软件对新的减振模型进行了模态仿真分析，通过振动试验对设计的性能进行了有效评估，测试结果与仿真评估误差为0.56%，说明该设计对机载光电稳瞄平台具有减振性。

航空光电成像系统由于像移的存在导致成像分辨率下降，严重影响航空光电系统的整机性能。采用像移补偿技术可以提高航空光电系统成像质量。分析了移动探测器像移补偿技术原理与运动光学元件像移补偿技术原理，重点研究了基于快调反射镜(FSM)的高精度像移补偿技术。通过工程简化分析，分别推导了快调反射镜位于平行光路和会聚光路的像移补偿随动角度规律，并针对会聚光路中快调反射镜带来的离焦量进行分析，讨论了离焦量对光学系统波像差的影响。仿真结果表明，随着离焦量的增加，波像差呈线性增大趋势。通过分析光学系统波像差对其光学调制传递函数（MTF）的影响，结果表明F数等于8，在奈奎斯特频率处，当离焦量在0.1 mm以内，光学调制传递函数MTF的下降量在26.6%以内。

大气湍流效应是严重影响航空光电侦察系统图像质量的重要因素之一。从大气湍流参数描述出发，研究了大气湍流对光学系统成像质量的影响机理，分析了大气湍流影响光学系统调制传递函数（modulation transfer function，MTF）的影响因素，建立了大气湍流影响光学系统成像MTF的理论模型。仿真结果表明，在大气湍流影响下，光学系统光瞳口径与大气相干直径的比值对光学系统成像MTF影响较大。通过光学系统地面外场实验图像测试对比，验证了实际光学系统受到大气湍流影响后的成像MTF理论模型。研究结果可为大气湍流影响下的航空光电侦察系统设计及提升其成像质量提供理论支持。