区别于传统刚体控制模型, 将结构动态设计方法与控制理论相结合, 构建了光电经纬仪的柔性机电耦合控制模型, 分析了该模型的结构基频、阻尼比等机械因素与控制带宽的耦合关系, 并提出了光电经纬仪动态量化设计准则.实验表明: 光电经纬仪结构谐振频率ωn应尽可能地远大于系统谐振频率ωr, 至少满足ωn≥3ωr.该方法有效可行, 可解决高精度大型经纬仪机电谐振问题, 为设计快速响应、高跟踪精度的光电经纬仪提供了工程依据.

研究了目标相对于视场中存在相对运动时，光电经纬仪测量精度下降，且下降程度与目标相对运动速度的大小相关的现象。基于电视曝光原理分析了这种现象产生的原因，讨论了提高光电经纬仪事后处理精度的新方法。提出了基于目标脱靶量与编码器位置信息的数据配准方法，并对该算法实际操作的可行性进行了分析。实验结果表明，此算法可以使光电经纬仪测量精度改善20%~30%，即CCD像素分辨率从1/2提高到了1/3。

为了实现飞机姿态的测量，提出用光电经纬仪单站空间余弦姿态测量方法及多站面面交汇测量方法来获得飞机姿态参数。经纬仪单站加距离信息测量飞机姿态时，采用穷举法获得飞机轴线上的特征点，利用空间的位置关系获得空间姿态参数；经纬仪多站交汇方法获得飞机飞行姿态参数时，首先采用Hough变换对二维平面图像拟合获得目标中轴线，然后计算原点到目标的中轴线的垂直距离及原点到目标的中轴线的法线与X轴正向的夹角，获得目标在二维平面的直线方程。目标图像的二维中轴线与摄影系统的光学中心唯一确定了一个空间平面，采用面面交汇的方法，获得空间中轴线，得到飞机轴线的偏航角及俯仰角。实验结果表明，单站测量目标姿态在距离＜6 000 m时，姿态角测量误差＜1°；多站测量目标姿态在交汇角为30～150°时，姿态角测量误差＜0.6°。精度比对结果表明，本文采用的数学模型正确、算法合理，有效提取了飞机的姿态参数。