建立了基于目标粗糙特性的主动照明信标数值计算模型,分析了目标粗糙特性对散射回波光强均匀性和波前均方根的影响,对比了不同目标粗糙程度下主动照明信标探测波前和点光源信标探测结果的差异,以及自适应光学系统校正效果。研究结果表明:随着目标表面粗糙程度减弱,散射回波的波前均方根变大,主动照明信标和点光源信标探测波前结果差异增大,自适应光学系统校正效果下降。此外,增多照明光路数可以抑制弱粗糙表面时上行链路湍流对主动照明信标波前探测的影响。

简述了强度相干成像原理, 分析了照明激光散斑效应, 并仿真了散斑效应对频谱模值的影响, 利用数字微镜阵列设计实验, 根据自适应望远镜测得的波前数据设置数字微镜阵列翻转状态, 对不同目标采集光强涨落信息, 利用基于先验信息的迭代算法进行图像恢复.结果表明：目标散斑光场强度涨落服从负指数分布; 散斑光场使得目标频谱模值高频部分出现误差; 利用基于先验信息的迭代算法能较好地恢复目标图像, 目标恢复图像峰值信噪比最高可达29.87 dB.

设计了高能激光自主自适应光学系统，利用高能激光的主动照明探测方式对目标进行探测。由于接收到的探测回波光场受散斑效应的影响，因此建立了探测系统的物理模型，具体分析散斑效应的影响。通过散斑光强自相关函数，理论上分析确定了散斑的平均尺度；通过部分相干理论，研究了该系统接收面散斑孔径积分场复相关函数并讨论了不同散斑天线尺度比情况下的积分场复相关函数宽度；分析了目标的成像放大率和理想分辨率，讨论了物像尺度与焦平面光斑尺度之间的关系；通过系统的数值仿真，分析了不同尺度散斑对焦平面光斑阵列的影响；叠加大气湍流，确定了散斑场对大气湍流探测的影响。结果表明散斑尺度介于阵列子孔径和大孔径尺度之间为最佳设计，此时较高的位移测量精度和整体探测率可以兼得。

受光学系统离焦、大气扰动、平台振动的影响, 激光主动照明系统捕获的图像容易被模糊, 而传统的去模糊方法难以取得良好的复原效果, 故本文提出基于光纹特征的盲解卷积复原方法来实现图像去模糊。首先将模糊图像降采样, 建立尺度金字塔, 在尺度空间查找光纹特征图像块。随后基于激光主动照明图像饱和像素较多的特点, 提出新的图像退化模型。最后针对模糊核估计、光纹参数更新、清晰图像复原3个步骤, 提出适用的能量函数, 迭代复原出无噪清晰图像。搭建了主动照明系统, 在捕获的激光主动照明图像上进行了实验, 并与现有方法进行了对比。结果表明: 本文方法不仅能够复原出清晰图像, 而且能有效抑制振铃效应, 其客观评价指标峰值信噪比(PSNR)优于已有的其他算法。

为提高跟踪测量系统对暗弱目标的探测能力, 设计一套自动化激光主动照明光学系统, 对跟踪测量视场范围进行主动辅助照明。该系统在02~5 km距离处的照明直径均为10 m, 计算出其在-20 ℃及+45 ℃的温度调焦量, 照明仿真结果表明系统照明不均匀性＜15%。通过研究系统像差对照明均匀性的影响, 以及对设计的调光组进行分析, 得到调光组移动量与照明距离之间的理论关系, 表明自动调节调光组位置即可实现不同照明距离处的均匀照明。设计和分析结果表明, 该主动照明系统能够自动调节调光组位置, 实现跟踪测量视场内的均匀照明, 有利于跟踪测量系统对于暗弱目标的探测。

空间目标观测中，目标亮度直接影响着其跟踪能力及定位精度。激光技术作为主动测量技术，通过地面激光跟踪与测量系统向低照度空间目标主动发射激光，望远镜及CCD相机在接收目标反射的太阳光的同时亦接收激光信号，可提高目标星象在CCD上的亮度，有利于目标跟踪和测量。采用532 nm波长低功率激光作为地面光源，对带激光反射器卫星开展了激光主动增亮实验，验证技术方法可行性。根据太阳光谱辐照度理论、地面测量系统参数、激光测距雷达方程等，分析了激光主动增亮卫星前后视星等。利用星象灰度对比法，获得了实验中所测量卫星增亮前后视星等，并与理论计算结果进行了比较，验证了理论与实验方法的合理性，为进一步开展激光主动增亮技术的研究与应用奠定了基础。

采用激光主动照明技术，是对远距离暗目标进行成像、定位和跟踪的重要手段。但由于激光在大气路径中传输，受到大气湍流等因素的影响会造成辐照在目标上的激光光强分布不均匀，同时激光波前会产生畸变，从而降低目标的成像质量，影响对目标的高精度跟踪能力。基于激光照明大气传输模型，对中等湍流、弱湍流和不同光束数情况下的激光照明结果进行了数值模拟，分析了照明激光光强和波前对远距离目标成像的影响。计算结果表明：照明光强起伏方差优于0.5，波前畸变标准误差优于0.2 λ，可满足约1μrad量级的目标分辨能力。

对于低轨道空间目标，易受到地影影响，使地面光学测量系统无法实现对地影目标光学观测，影响目标光学观测弧段和数据量。激光照亮技术为主动探测，利用地面激光跟踪与测量系统，向地影中目标发射激光束，望远镜及电荷耦合器件(CCD)相机接收目标返回的激光信号，达到CCD探测阈值，获取目标图像信息。采用了532 nm波长激光作为地面光源，开展对地影中带激光反射器卫星激光主动照亮，验证技术方法可行性。根据地面系统参数，理论分析了CCD的激光回波信号信噪比、卫星激光照亮星等。利用图像灰度对比法，获得了实验中所照亮卫星的视星等，并与理论计算结果进行了比较，验证了理论与实验方法的合理性。

距离选通激光主动成像技术兼具作用距离远、不依赖环境光照、可抑制大气后向散射、可进行三维成像等优势，是目前国内外研究的热点。介绍了距离选通激光主动成像技术的原理，分析了国内外将该技术用于大气条件下远距离成像监视和三维成像的典型系统、技术特点和应用等方面具有代表性的研究成果，并对该技术的发展趋势进行了展望。