为满足卫星姿态控制系统对单框架控制力矩陀螺(SGCMG)转子转速的动态以及稳态性能要求, 提出了一种基于遗传算法拟双环-锁相环的双模控制方法, 并在该方法中引入干扰力矩补偿控制, 进而实现干扰情况下的稳速控制。为模拟电流环和转速环控制, 利用遗传算法优化两组比例-积分(PI)参数组成参数可变的拟双环控制器, 与锁相环组成双模控制可实现转速的快响应、低超调和高精度控制。针对SGCMG框架转动对转子转速产生扰动的问题, 分析了扰动产生的原因, 推导并结合实验数据得出了框架转速θ·与干扰力矩Td的关系, 在此基础上设计角速率前馈控制器, 以力矩补偿的方式对干扰进行抑制。最终, 转速波动可抑制到无补偿情况的15%, 在期望转速4000 r/min的情况下, 转速稳态误差小于0.045%。

引入了模糊控制法和滞后超前校正法相结合的双模控制技术来提高光电跟踪系统的响应速度、抗干扰性能并降低超调。分别介绍了模糊控制法和滞后超前校正法的工作原理, 基于两种方法的优势, 设计了双模控制系统。利用MATLAB对双模控制系统进行了仿真实验和相应的实验验证。仿真实验显示: 相比滞后超前校正法, 双模控制法能够有效降低系统超调, 提高系统响应速度, 同时具有更强的抗干扰性。利用实际光电跟踪转台对双模控制法进行了实验验证, 分别对转台进行了方位系统180°阶跃实验和俯仰系统60°阶跃实验, 并与滞后超前校正法进行了对比。结果显示, 双模控制法使方位系统和俯仰系统的超调都达到了0%, 调节时间和稳态精度也都有所提高。得到的结果表明提出的双模控制法能够有效降低光电跟踪系统的超调, 提高响应速度, 增强系统的抗干扰性。

提出了采用激光外差技术探测振动目标, 获取目标多普勒频谱图像, 实现目标轮廓识别的方法。基于相位变化给出了目标振动形成外差信号的光电流模型; 用扫描振镜控制激光光束方向实现对目标点扫描; 通过振镜驱动电压触发数据采集卡, 实现扫描与采集同步。利用频谱展宽占有比例的信号处理方式处理振动目标形成的多普勒频谱, 简化了数据处理方式, 有效消除了单个峰值噪声对信号的影响。实验中以5 MHz采样率测得两个目标在不同位置的特征频谱, 得到了它的频谱展宽占有比例曲线; 选取不同频谱展宽占有比例形成多普勒频谱图像, 指出频谱展宽占有比例在0.7到09时能够形成良好的振动图像。文中结果证实了利用频谱展宽占有比例的数据处理方式探测振动目标是有效的, 利用外差技术获取振动频谱图像是可行的。

提出了坐标可缩放的激光传输角谱算法,用于评估激光光学系统性能并分析其系统公差.考虑Collins公式可用于计算激光光束在光学系统中的衍射传输过程,对该积分公式进行了坐标代换,将衍射积分公式转换为角谱传输过程,并引入坐标缩放因子,实现了目标面尺寸的自由选择,提高了激光传输计算的准确性.设计了一套激光传输系统,定义占有86.5%桶中功率的光斑尺寸为光斑半径,用提出的算法对激光光束传输公差进行了分析.分析表明:作用距离为90 m 时,焦面激光光斑的半径为0.8~1.4 mm,期望值为0.92 mm,实验测量值为1.01 mm;作用距离为49 m时,焦面激光光斑的半径为0.42~0.73 mm,期望值为0.48 mm,实验测量值为0.46 mm,实验结果与公差分析相符.另外,通过公差分析验证了激光光束在光学系统中的焦移现象.由角谱法对激光传输系统的理论分析与实验结果相符,证明了该方法用于激光聚焦光学系统设计的可行性.

为了探讨3D动脉自旋标记 (arterial spin labeling, ASL)技术对急性创伤性脑损伤(traumatic brain injury, TBI)病人的诊断价值, 将43例急性轻度TBI患者和20例健康志愿者进行了常规MRI(magnetic resonance imaging)和3D ASL扫描。结果表明,3D ASL能显示常规MRI所不能显示的脑内血流灌注情况。3D ASL结果发现, 健康志愿者组双侧前、中、后动脉供血区的脑血流量(cerebral brain flow, CBF)值比较均无差异(P值均＞0.05); TBI患者未出现明显低灌注区的脑实质CBF较志愿者脑实质CBF值明显降低(P值＜0.01); TBI患者脑内局部低灌注区较对侧镜面区的CBF值明显减低(P值＜0.01)。3D ASL技术能检测出急性轻度TBI患者脑实质灌注减低情况, 对于临床诊治有重要意义, 值得在临床推崇。

在传统激光主动成像系统的基础上, 结合目标识别技术搭建了一台激光主动成像识别系统实验平台, 研究了激光主动成像后的目标识别技术。由7个不变Hu矩构成特征量, 用由136个权值系数构成BP神经网络算法对黑夜条件下450 m处的运动目标—43式冲锋模具枪进行了实验研究。研究显示, 采用该方法成功获得了清晰的红外激光主动成像效果, 对2 740 frame激光主动成像图像的统计目标识别率达到了68.87%, 其中旋转变换下的统计识别率可达80.05%。该项研究对实际黑夜暗小目标的探测识别具有重要意义。

在研究平台稳定原理的基础上, 结合工程结构配置特点, 提出了平台稳定位置干扰值的传递解算算法。该算法首先在稳定平台上安装一个中间惯导, 然后建立中间惯导与稳定平台的一致性关系; 接着根据实测数据建立车载惯导和中间惯导的关系转换矩阵, 通过转换矩阵和车载惯导即可求出中间惯导的值。最后由此构建一个“虚拟惯导”代替中间惯导, 该 “虚拟惯导”的值就是稳定平台的位置干扰值。实验结果表明: 该算法具有较高的解算精度, 误差最大值为0.056 1°。该算法在不调整车载惯导状态的基础上, 利用现成的车载惯导实现了平台的稳定性, 既提高了工作效率, 又提高了性价比。目前, 该算法已成功应用于车载动平台的稳定中。

研究设计了航母中线电视监视系统。依据照度、对比度及分辨率要求提出了一套基于电子倍增电荷耦合器件(EMCCD)的光电成像系统。分析了航母中线电视监视系统的舰载稳定平台的精度要求，并探讨了该系统可采用的图像处理算法。分析表明：采用主流的Andor Ixon EMCCD并配合口径为40 mm的光学系统可满足照度、对比度和分辨率的要求；采用Petzval形式初步设计的F/2光学系统，其光学传递函数接近衍射极限；而现有舰载稳定平台技术可以满足指向稳定的需要。最后，分析了形心算法、边缘算子算法在获取着舰机位置和姿态角的应用。该系统具有全天候工作能力，适用于航空母舰的着舰引导。

分析了盖革模式雪崩光电二极管(APD)工作原理，利用采样间隔内等长时间片的方法，建立了盖革模式APD的激发概率模型。在此基础上进一步分析了光子计数探测概率以及噪声模型，根据噪声模型给出了探测虚警率；针对漫反射和镜面反射两种类型目标，分析了两种反射表面的回波信号模型，结合噪声模型，最终得到了混有噪声信号的光子计数探测概率模型，并且计算了一定阈值条件下的探测概率。

氧化锌(ZnO)是直接宽带隙半导体材料, 有高达60meV的激子束缚能, 是下一代短波长光电材料的潜在材料。首先制备了优良的多孔氧化铝(Anodic Aluminum Oxide)有序孔洞阵列; 以其为模板, 采用直流电化学沉积的方法, 在其规则排列的孔中沉积得到锌的纳米线; 然后将其在高温下氧化, 得到氧化锌的纳米线。XRD图显示Li掺杂前后的ZnO纳米线具有较好的晶态结构。对Li掺杂前后的ZnO纳米线进行光学特性测量, 结果表明, ZnO纳米线有两个发光峰, 分别位于382nm和508nm处; Li掺杂较大地改善了ZnO纳米线的发光性能, 本征发光峰移到395nm处, 蓝绿发光强度也有了很大程度的提高。