Fluorescence lifetime imaging microscopy (FLIM) is increasingly used in biomedicine, material science, chemistry, and other related research fields, because of its advantages of high specificity and sensitivity in monitoring cellular microenvironments, studying interaction between proteins, metabolic state, screening drugs and analyzing their e±cacy, characterizing novel materials, and diagnosing early cancers. Understandably, there is a large interest in obtaining FLIM data within an acquisition time as short as possible. Consequently, there is currently a technology that advances towards faster and faster FLIM recording. However, the maximum speed of a recording technique is only part of the problem. The acquisition time of a FLIM image is a complex function of many factors. These include the photon rate that can be obtained from the sample, the amount of information a technique extracts from the decay functions, the e±ciency at which it determines fluorescence decay parameters from the recorded photons, the demands for the accuracy of these parameters, the number of pixels, and the lateral and axial resolutions that are obtained in biological materials. Starting from a discussion of the parameters which determine the acquisition time, this review will describe existing and emerging FLIM techniques and data analysis algorithms, and analyze their performance and recording speed in biological and biomedical applications.

通过对影响红外成像导引头截获概率的视场形状、搜索策略等关键因素进行研究, 提出了一种新的六边形轨迹搜索策略, 并在常用的视场形状(方形及圆形)条件下, 与方形、圆形轨迹搜索策略进行对比分析。结果显示本文设计的六边形轨迹搜索策略在圆形视场条件下具有最大的归一化截获场面积, 且其对截获时间和搜索周期的变化均最不敏感。采用的研究方法和获得的结果为红外成像导引头的视场选择和搜索策略设计提供了理论依据, 具有重要的工程应用价值。

导航伪随机长码周期一般为7天，在时间不确定度为±1 s，码速率为10.23 MHz的情况下，需要搜索码片数最多达20 460 000个，普通方法难以实现短时间内捕获。通过增加硬件资源消耗及减少相干积分时间能加快捕获速度，但由于硬件资源有限，而减少相干积分时间会导致捕获灵敏度降低。为了在有限的硬件资源下，不影响捕获灵敏度而又能快速实现捕获，研究了一种基于快速傅里叶变换(FFT)的二维并行搜索算法。通过与传统基于FFT的码相位并行多普勒串行搜索及匹配滤波+FFT方法在捕获时间、灵敏度及硬件资源3方面对比，验证了基于FFT的二维并行捕获方法在长码捕获中具有捕获速度快、捕获灵敏度较高、硬件资源的利用更加合理等优势。

针对空地激光通信系统, 推导了复合光栅螺旋扫描捕获方法所需的最大捕获时间、平均捕获时间和捕获概率的计算公式, 建立了捕获性能仿真模型, 分析了捕获时间和捕获概率的关系, 以及空中平台的相对速度对捕获系统的影响和抑制方法.仿真结果表明, 当通信终端的捕获不确定区域为50 mrad, 扫描重叠因子为0.12时, 捕获探测器的信噪比大于6时, 空地激光通信系统总的捕获概率优于95%, 最大捕获时间约为36 s, 平均捕获时间约为12 s.

GPS 接收机输入信号的功率随时间而变化，如果采用固定门限判决是否完成捕获会出现检测概率降低或虚警概率提高的问题。鉴于此，提出了采用自适应捕获门限判决策略完成信号捕获。采用最大似然估计原理，根据判决统计量的样本值得到了噪声方差的最大似然估计，进而求得恒虚警率下的自适应捕获门限。同时，信号的平均捕获时间是GPS 接收机性能的重要指标之一，研究了载波频率与伪码相位均为不确定值时的平均捕获时间的计算方法，推导了平均捕获时间与信噪比及门限值之间的约束关系。分析结果表明，自适应门限捕获方法能减小平均捕获时间，实现信号的快速捕获。

对激光星间链路中的天线扫描捕获技术进行了理论分析和模拟实验研究.首先建立了天线扫描捕获理论模型,在此基础上对影响系统捕获性能的各主要参量之间关系进行了数值仿真分析.设计实现了一套天线扫描捕获实验室模拟系统,通过模拟实验对部分数值分析结果进行了验证,实验结果与数值分析结果基本符合.

星间光链路(OISLs)是极具前景的星间通信手段,捕获是星间光链路建立的关键技术之一.本文对OISLs中捕获系统的设计要点进行说明,重点对捕获系统的捕获概率、捕获时间以及捕获链路进行数学分析,最后对捕获链路进行了仿真.