为了提高测量设备无关量子密钥分发(MDI-QKD)系统的整体性能,利用修正相干态光 源(MCS)可以优化光子数分布率的性质,设计了一种基于MCS的MDI-QKD系统。基于全局估计的 计算方法推导了密钥生成率与传输距离的关系,保证了在密性放大计算过程中单光子信息的充 分利用,得到较为精确的密钥率下限值。通过仿真分析将所提出的系统与基于预报单光子源(HSPS)的 MDI-QKD系统性能进行对比,结果表明MCS光源比HSPS光源的传输距离提高了9%,有效改善了系统性能。

为了研究大气湍流对自由空间量子密钥分发的性能影响, 将大气湍流建模为空间中随机分布的空气球泡, 利用几何光学原理分析单光子在湍流球泡中的传播, 定量计算了经过两次折射后由于偏振态变化造成的光子透射率比值k和误码率Ep的起伏, 利用蒙特卡洛方法模拟了湍流折射率随机变化时二者的趋势; 最后推导了经过湍流折射后的诱骗态空间量子密钥分发成码率公式并通过分析误码来源得到满足成码率需要的k值上限, 建立偏振误码率与入射角和湍流折射率的关系并得到Ep的安全阈值.仿真结果表明当入射角在44.8°~76.5°, 湍流折射率在1~1.33范围内可以满足误码率的上限约束.该研究为湍流条件下进行空间量子通信实验提供了理论参考.

为方便电路板卡故障诊断，实现红外图像快速、有效配准，提出一种基于SUFT(Speeded-Up Robust Features)和相似四边形的红外图像快速配准算法。该算法首先对红外图像进行特征点检测，生成SUFT特征点描述子；然后采用欧氏距离进行相似性度量，提取粗匹配特征点对，再利用相似四边形进行精匹配，去除误配准点对；最后依据精匹配点对求解变换模型参数，实现红外图像的配准。实验表明，改进后的算法能有效剔除误匹配点对，提高配准精度，配准结果较理想，与同类算法相比耗时较短。因此该算法具有快速性、稳定性等优点，且配准精度较高，有很好的实用价值。

为对空中飞行目标实施合理有效的强激光干扰, 需要综合考虑采用的干扰方式、干扰效果以及考虑光斑偏移对干扰效果的影响。以热传导理论为基础, 建立了激光辐照下移动目标温度场模型, 采用伽辽金法建立了有限元分析模型, 采用了等效比热容的方法处理材料的相变过程; 并以Ansys软件为仿真平台, 对目标在高斯分布的强激光作用下的温度场和热应力进行了综合仿真分析。结果表明, 光斑与目标辐照区域的相对偏移对目标表面温度影响较大, 对目标纵深破坏效应相对较小, 应力变化主要发生在激光辐照区域, 应力最大处也会随热源的移动而变化。

针对原始红外图像模糊、对比度低的特点，提出了一种基于图像分割的平台直方图均衡算法。首先采取实时阈值提取方法选取阈值，将图像目标灰度与背景灰度分开；然后利用对数、指数结合的非线性变换抑制背景区域，扩展目标区域的动态范围；最后利用改进的双平台直方图均衡算法处理非线性变换后的灰度图像。实验结果表明：该方法有效地增强了原始红外图像，提高图像对比度的同时很好地保留了图像的细节和边缘信息，且避免了过亮现象，视觉效果得到改善。

提出了一种研究半实物仿真中红外目标模拟逼真度的评估方案。红外目标模拟的逼真是整个过程的逼真，将其等价为起始时刻模拟逼真和变化过程模拟逼真的结合。首先对实战场景进行了设置和计算，并分析了逼真度评估指标和评估方法，然后重点研究了起始时刻的等效逼真的评估内容和变化过程逼真的评估内容，最后借助权重计算，将起始时刻等效逼真和变化过程逼真结合起来得到了红外目标模拟的整体逼真度。

针对半实物仿真中定向红外对抗系统的有效模拟问题，在分析定向红外对抗激光源技术的基础上，依据实战应用，计算得到3 μm~5 μm波段定向红外对抗激光源的辐射能量为飞机红外辐射强度绝对值的8倍，结合波长4 μm处简化的大气传输透过率随传输距离的变化，推导出实战应用中红外导引头上辐射照度随飞机导弹之间距离的变化规律。设计半实物仿真中定向红外对抗的模拟方案，依据逼真模拟的原则，计算得到模拟激光源能量随飞机导弹之间距离和飞机辐射强度的变化规律，据此将飞机导弹相互距离1 km时刻的红外干扰源辐射能量设置为波长4 μm模拟激光源能量，其他距离的模拟能量通过衰减片来控制。为提高定向红外对抗模拟的通用性和智能性，设计了模拟激光源的闭环控制方案。

为了缩短通信设备故障的检测与维修时间并提供基准红外图像和提高检测效率，在详细分析影响红外热像仪测温精度 的因素和原始红外图像特征的基础上，对温度数据库的建立方法进行了研究。提出了一种红外图像温度数据库的建立方法，并引入时间轴将 二维温度矩阵扩展至三维空间。将传统的静态图像分析改为时间可变的动态分析，同时给出了二维温度矩阵与三维温度矩阵之间的转变 方法。本方法对于红外图像的故障诊断具有一定的借鉴意义。

采用Er3+/Yb3+共掺双包层光纤作为增益介质，实验实现了光纤激光器的调谐和三路光纤激光器的外腔谱组束，获得了光束质量因子M2x=1.304，M2y=1.151 的组束激光。综合分析了外腔谱组束光纤激光在大气中传输时受到几种主要大气效应因素的影响，结果表明，在中等或弱湍流条件下，谱组束激光在5km的传输距离内，光束半径的变化不大，可以保证激光**系统具有较好的战术应用效果。若在强湍流条件下运用，必须采用自适应光学补偿消除湍流的影响，才能保证激光**系统的有效作战距离和传输效率。

为了研究采用星点法的小视场镜头畸变测量，选择星点像中心判读和星点选择两方面作为切入点。针对星点像中心判读，在对比了传统的质心算法的基础上，采用将最大类间方差算法与重心计算相结合的方法以提高星点定位的准确性。针对星点选择，为保证星点定位的稳定性以及畸变计算的精准度，用实验方法分析了星点大小的不同对于畸变测量中星点像定位稳定性的影响，选择整个视场内同一水平线下不同位置的y坐标值均方差为1/71像元的星点进行实验，通过实验测得了实际镜头的绝对畸变和相对畸变。结果表明，该方法测得的镜头畸变精度高，可达到航天级应用要求。