针对污染气体监测系统中机动车尾气排量计算问题, 提出了基于光流法的气体排量计算模型。该方法先通过红外相机获取多帧气体图像序列, 再经过光流法处理得到气体羽流一段时间之内的光流速度场矩阵, 最后与二维气体浓度图相结合处理得到气体瞬时排量。经过使用不同的光流法进行实验对比可知Farneback光流法在该模型中的适应性更好, 能够得到更好的处理效果, 该光流法计算得到的气体排量拟合度最大达到了93%, 并且在保证处理精度的同时运算速度也优于Lucas-Kanade光流法和Horn-Schunck光流法, 在低排放速度和高排放速度的气体排量计算中也有更好的稳定性。该方法为非接触式气体监测提供了新的思路。

对光束高精度、稳定地跟踪是自由空间激光通信链路建立的前提。引入一种改进的萤火虫算法，对比例-积分-微分(PID)控制器的参数进行优化整定，同时建立了直流力矩电机系统模型，将优化参数后的PID控制器应用到此系统中，在六维仿真台上进行了实验，结果表明：对于同一个系统，与采用齐格勒和尼克尔斯(Z-N)法相比，改进的萤火虫算法对参数整定后的PID控制器的响应速度提高了40%，带宽提高了33.3%，跟踪精度提高了25%。

针对无线激光通信系统的粗跟踪控制技术难点, 设计了串级粗跟踪控制结构, 引入了线性自抗扰控制器, 采用线性扩张状态观测器观测系统的总扰动, 并进行了模拟动态跟踪实验, 对比在0.5 Hz、1 Hz和2 Hz扰动下, 线性自抗扰控制器和比例积分微分控制器的控制误差。实验结果表明线性自抗扰控制器具有更高的控制精度和更好的稳定性。

为了解决机动车尾气监测系统中所监测尾气红外图像的配准问题,提出了基于双重尺度搜索遗传算法的图像配准方法。该方法以互信息为相似性度量,对传统遗传算法的交叉变异概率公式进行调整,利用所提出的双重尺度搜索遗传算法作为优化算法,实现了机动车尾气红外图像的高精度配准。采用该方法进行配准实验得到的横向平移量、纵向平移量和旋转角的均方根误差分别为0.0949、0.0447和0.0000,优于其他方法。相对于基于自适应遗传算法和蚁群算法的图像配准方法,该方法精度更高,稳定性更好;相对于Powell算法,该方法抗噪声能力更强,更适合尾气图像配准,为后续污染气体浓度反演与计算打下了良好的基础。

将机器视觉技术引入到了茶小绿叶蝉的自动识别领域, 以实现茶园中茶小绿叶蝉的准确及时预报。采集了自然场景下黄色诱虫板的图像,利用超像素分割算法和多DBSCAN聚类图像融合的方法对采集的图像进行区域分割,保证了目标区域的准确性和完整性。在此基础上,提取了目标图像子区域的L、a、b均值和标准差特征,构建了最小二乘支持向量机(LSSVM)自动识别模型。为解决训练样本中茶小绿叶蝉和其他害虫数量不均衡带来的分类超平面偏移问题,采用改进SMOTE算法和KS算法来提高模型对茶小绿叶蝉小样本的识别精度。结果表明,该算法的整体识别精度可达到99.03%,茶小绿叶蝉的查准率可达91.76%,为茶小绿叶蝉的实时检测提供了有效途径。

通过优化激光器结构参数和调整反应体系配方, 实现了传统氟化氢(HF)激光输出光谱向长波的转移和波长大于2.87 μm谱线的高效输出。实验和理论结果表明, 随着光轴由11 mm移至15 mm, 2P8谱线所占比重不断减小, 1P10、2P10等谱线所占比重逐渐增加。HF激光输出谱线存在激烈的谱带内竞争和各谱带间竞争, 且在竞争中呈现出一定的级联效应。研究结果拓宽了HF激光实用输出光谱范围, 使某些长波谱线得以高效输出, 对HF激光选线技术研究及应用具有重要的指导意义。

以我国空间信息的应用需求为牵引,设计了一种系统管理简单、成本可控的空间光网络系统。该系统利用MEO卫星组成环形骨干光网络,兼顾微波接入功能,实现骨干接入一体化、激光微波混合化的空间信息网络系统,并对系统覆盖能力进行了仿真,同时结合GEO中继系统和LEO卫星系统的特点,提出分步建设思想,最终实现全球信息传输和应用的空间信息网络系统。

为了提高空间光通信PAT系统的扰动抑制能力，提出了一种基于扰动观测器的控制方法。该方法首先对PAT系统进行分析，得到简化的控制模型，然后利用扰动观测器从电机转动位置和光斑位置中观测出扰动，最后将扰动等效补偿量加入到电流环前的综合点。精跟踪系统的仿真实验结果表明：相比常规的PD控制器，加入扰动观测器使扰动隔离度在电机电流饱和前的几乎所有频率处都得到了提升，最优情况可达到28.2 dB；同时，该方法具有很强的鲁棒性，在系统物理参数变化15%时扰动隔离度依然比没有使用扰动观测器时提高了至少1倍。所述的控制方法显著提高了PAT系统的抗扰动性能，对大范围与高动态的精密光电跟踪系统有一定的参考价值。

为了使工作人员深入了解变压器的保护原理，加强对变压器的保护工作，设计了基于TMS320F28335+STC12LE5A60S2的变压器微机保护实验平台，其中TMS320F28335实时采集处理变压器两侧的电压电流信息，承担计算、通信和控制开入开出等任务，STC12LE5A60S2则通过串口通信方式接收来自DSP的数据信息，并控制TFT液晶显示模块MD070SD进行显示。通过外部按键控制，可以使MD070SD 显示3种界面: 定值整定界面、数据显示界面和保护测试界面，同时将单纯的文本显示转换成图文并茂的形式，使得实验原理简单形象，便于理解。本文给出了串口通信和液晶显示的硬件控制电路，并对液晶模块的3种显示界面进行了详细说明。测试结果表明，该平台能可靠实现数据显示和保护测试等功能，实时性好，可视性强。

采用功率谱反演法与叠加低频谐波方式数值模拟静态湍流相位屏，并根据湍流冻结理论仿真了动态湍流相位屏。采用液晶空间光调制器(LC-SLM)在实验室内搭建了大气湍流信道仿真平台，进行了Kolmogorov湍流模型下，不同湍流强度的激光大气传输模拟研究，对比分析了实验结果，与理论较为符合。同时实验研究了不同模拟湍流强度下激光通信误码率的响应关系，这对实验室内评估实际激光通信系统的性能具有重要应用价值。