利用多物理场软件COMSOL,建立241单元变形镜模型,计算得到变形镜驱动器影响函数数据。利用基于子孔径斜率法的241单元自适应光学系统光学像差校正程序,以3~60项泽尼克多项式拟合残差的均方根值为目标,分析了变形镜结构参数对系统校正能力的影响,确定了最佳参数值,计算得到最佳参数下的变形镜耦合量为11%。在241单元自适应光学系统中哈特曼传感器与变形镜之间存在不同平移和旋转误差的条件下,分析了系统对泽尼克多项式拟合能力的影响。结果表明,平移量和旋转量分别不能超过3 mm和6°。

跟踪发射望远镜空间目标成像探测性能与传统望远镜成像探测性能存在较大差异。由于激光发射光路与目标探测光路属于共光路,因此系统的探测性能除了会受到传统因素的影响,还会受到由发射激光引起的内通道热效应的影响,而使其探测能力下降。对内通道热效应产生的影响进行了数值模拟,明确了内通道热效应产生的像差主要由初级像差组成。根据所得结论,利用探测信噪比模型结合Strehl理论,得到了实际像差条件下的系统成像探测能力计算模型。提出了一种跟踪发射望远镜共光路成像探测性能的评价方法,并利用跟踪发射望远镜进行了空间目标探测实验设计与数据测量,实验结果表明理论分析的探测能力与实验所得探测能力基本吻合,所提出的方法能够较为有效地评价共光路跟踪发射望远镜成像探测性能。

现有评价方法单独针对噪声或模糊全景图像, 不能满足望远镜扩展成像评价需求, 为此, 结合望远镜成像机理特性, 设计并提出了一种对比度与结构相似度下的无参考成像像质评价方法.给出了该方法的基本原理、具体实现流程以及数学模型, 并结合仿真图像与实测图像对所提方法进行有效性验证, 结果表明: 所提出的评价方法可以给出序列离焦图像、噪声图像以及离焦噪声图像的有效定量评价值, 评价结果接近于人眼的视觉特性.该方法实现了对同时受到噪声与模糊影响扩展望远镜成像像质的有效定量评价, 评价结果具有高的准确性、单调性以及一致性.

评估光电系统点目标成像性能或激光远场效果时，通常采用斯特雷尔比作为评估基准，且在工程应用通常采用其近似方法作为分析手段。为更好地分析近似方法的应用范围，有效地指导工程应用，开展了斯特雷尔比近似方法应用极限研究。对常用三种斯特雷尔比近似方法进行了理论推导，给出了其理论基础；依据斯特雷尔比理论，建立了实际像差条件下的斯特雷尔比理论分析方法；从成像评价角度对斯特雷尔比近似方法及其与实际像差斯特雷尔比方法进行了仿真比对分析。结果表明：在波前相位误差小于0.1λ下，近似方法一和近似方法二与近似方法三的误差在10%以内；在遮拦比为0.3、实际像差为球差及相对实际像差斯特雷尔比相对误差优于10%条件下，应用近似方法一时波前相位误差方差需小于0.13λ，应用近似方法二时波前相位误差方差约小于0.1λ，应用近似方法三时波前相位误差方差需小于0.17λ。结果可以给出一定斯特雷尔相对误差条件下的近似方法应用极限，可为点目标成像性能或激光远场效果评估提供技术参考。

采用激光主动照明技术，是对远距离暗目标进行成像、定位和跟踪的重要手段。但由于激光在大气路径中传输，受到大气湍流等因素的影响会造成辐照在目标上的激光光强分布不均匀，同时激光波前会产生畸变，从而降低目标的成像质量，影响对目标的高精度跟踪能力。基于激光照明大气传输模型，对中等湍流、弱湍流和不同光束数情况下的激光照明结果进行了数值模拟，分析了照明激光光强和波前对远距离目标成像的影响。计算结果表明：照明光强起伏方差优于0.5，波前畸变标准误差优于0.2 λ，可满足约1μrad量级的目标分辨能力。

针对图像抖动导致光电成像系统的成像分辨率降低的问题，提出了一种基于成像分辨率的光电成像系统抖动要求分析方法.根据抖动频率将抖动分为高频抖动与低频抖动，高频抖动按高斯、正弦、线性等三种抖动分布考虑，低频抖动按线性抖动分布考虑，给出了各抖动分布对应的调制传递函数模型，进而建立了含抖动全系统调制传递函数模型.基于成像分辨率要求与调制传递函数模型，给出了抖动要求定量分析方法，并给出了相应分析流程与算法.根据流程，结合特定系统参量，进行了仿真分析，结果表明: 在一定成像分辨率条件下，低频视轴抖动可允许值最大，其次为高频线性抖动可允许值，最后为高频正弦与高斯抖动可允许值.

对空间目标实际探测过程中，光电系统的探测能力不仅与其可探测信噪比有关，还与其所成图像的质量有关，即空间分辨能力有关。针对现有光电系统探测能力分析不足，提出了一种基于调制传递函数下的信噪比探测模型(MSNR)，给出了基于MSNR下的系统极限探测能力综合评估方法，实现可定量分析大气、像差、目标运动等对系统探测能力的影响；利用实测数据完成对MSNR模型的完善，对不同条件下光电系统的极限探测能力进行了仿真，仿真结果表明: 大气条件、系统像差、目标运动等条件对系统的探测能力影响明显，目标运动导致探测能力降低近1.0等星；该方法实现定量对光电系统的探测能力进行综合评估，可为系统优化设计与实际工作开展提供一定的科学依据。

分析了光电系统探测能力的影响因素，建立了基于各影响因素的系统探测能力模型，提出各影响因素敏感因子概念，给出了敏感权重分析评价方法，并且实现对系统探测能力的敏感度分析.基于建立的敏感性分析方法，对光电系统进行了敏感性仿真分析，给出了各影响因子的敏感权重.结果表明：系统口径、系统焦距、大气透过率、探测信噪比阈值、探测象元大小以及成像象元数对探测能力的影响最为明显，且探测信噪比阈值、探测象元大小以及成像象元数的变化与系统探测能力的变化成反向关系；天空背景亮度、系统透过率、CCD的量子效率以及积分时间对探测能力的影响为其次，除天空背景亮度外，其他参量与探测能力均属正向变化；系统的遮拦比对探测能力的影响程度最小，且其变化与探测能力呈反向关系；各参量的敏感权重与参量关系基本固定，不随初始条件变化而变化.仿真结果验证了该敏感度分析方法具有一定的完备性与通用性，可为系统设计提供技术支持.

钠导引星激光参数指标主要受到自适应光学系统的校正能力、大气条件、观测目标运动的时空特性、钠层非线性饱和效应等因素影响。在综合上述影响因素基础上，从自适应光学导引激光器的参数指标论证角度，给出了钠导引激光能量的计算公式，同时将信标视星等亮度引入到计算公式；分析给出了不同自适应光学望远镜系统口径条件下，能提供完整波前信息的钠导引星个数需求；重点分析了不同自适应光学预期校正效果、大气相干长度、观测俯仰角等对信标激光能量的影响；结合实际工程应用需求，模拟计算了特定条件下导引信标激光能量与信标视星等的关系。

开展了白天全天空背景亮度特性数据库研究。利用测量设备进行天空背景全天候测量,对测量数据进行分析与处理,建立了白天天空背景理论模型,提出了基于理论模型的修正完善方法,建立了该位置全天空背景亮度数据库,可给出任意时刻背景亮度值。解决了连续特定位置背景提取难的问题,提高了提取的数量和精度。