极端服役环境对空天等核心构件可靠性和集成性提出了严峻挑战。传统单一材料体系和制造工艺难以满足复杂性能需求。激光增材制造技术是实现异质金属结构-功能一体化的有效途径，但异质材料兼容问题（易诱发缺陷、加工参数响应不一等）限制了高质量异质界面的形成，这对制造装备与连接工艺提出了更高挑战。本文基于异质金属激光增材制造的最新研究进展，聚焦异质金属成型的关键问题及解决方案，回顾了近年来异质金属体系的发展及空天领域应用，从送粉方式、复合制造等方面介绍了激光增材装备的改进策略，总结了近年来激光增材技术在连接方式、参数调控、监测预测和前后端处理方面的研究进展，并针对这一技术的共性及难点问题给出了展望与思考。

目标红外辐射特性可用于目标特征识别, 如何有效获取目标红外辐射特性, 对目标预警、侦察及隐身效果评估等意义重大。针对当前外场实装地基红外成像设备定标参数获取难题, 对近距离扩展面源定标法、平行光管定标法、远距离扩展面源定标法等 3种方法进行了分析, 采用上述 3种方法对不同视场外场红外成像设备进行了定标实验研究, 获得了不同方法下响应参数。针对远距离扩展面源定标法定标结果随距离变化情况, 设计了不同调焦状态和工作时长下制冷热像仪定标实验。实验结果显示红外成像设备的离焦状态、工作时长对制冷型红外成像设备响应参数影响较小。外场定标误差主要来源于环境杂散辐射、大气透过率及路径辐射计算。外场条件下应采用近距离直接扩展点源定标方法对地基红外成像设备不同航次择机定标; 同时扩展面源定标法定标距离一般不超过 10 m, 响应参数误差此时相对近距离定标约 5%左右。

无人机拍摄下的红外图像中变电设备的分割精度直接影响着热故障诊断的结果, 针对复杂红外背景下变电设备分割精度低的问题, 提出了一种融合可见光和红外图像的多模态路径聚合网络Multimodal Path Aggregation Network, MPAN)。首先提取并融合两种模态图像的特征, 考虑到两种模态图像的特征空间存在差异, 提出了自适应特征融合模块(Adaptive Feature Fuse Module, AFFM), 以充分融合两种模态特征; 对具有多尺度特征的主干网络增加自底向上的金字塔网络, 并对横向连接的路径增强模块引入自注意力机制; 最后使用 dice系数优化掩膜损失函数。实验结果表明, 多模态图像的融合能够增强分割性能, 且验证了提出各模块的有效性, 该模型能够显著提高红外图像中变电设备实例分割的准确率。

为了解决特高压直流换流站二次设备空间瞬态磁场受到无线电干扰后强度不明确的问题，提出了特高压直流换流站二次设备空间瞬态磁场监测技术研究。基于换流站二次设备空间瞬态磁场数据采集程序，根据电磁辐射示意图，计算换流站二次设备空间的电场强度和电磁辐射强度；将开关电弧简化成直导线，计算二次设备空间瞬态磁场强度，结合换流站二次设备空间瞬态磁场监测算法，实现了换流站二次设备空间瞬态磁场监测。测试结果表明，提出的方法可以有效监测二次设备空间瞬态磁场强度，监测瞬态磁场的无线电受干扰水平在 10~25dB·μV/m之间，满足标准干扰水平的要求。

瞬断是表征精密导电滑环性能的主要性能指标，其具有出现概率低、时间短、难以检测的特点，但却又极易对系统造成不确定的影响，直接关系到系统信号传输的可靠性。对惯导设备转台调制过程中出现航姿跳变故障原因进行分析，通过搭建检测系统复现导电滑环的瞬断现象，指出外界微小异物进入环槽必定会导致具有刷丝对称双接触特点的导电滑环产生瞬断现象，从而导致航姿跳变故障的发生，且使导电滑环出现不可逆转的损伤。

在任务数量和消耗量不确定的情况下, 针对由两种寿命指标衡量且其中一种无法被控制的装备梯次使用问题建模和求解方法进行了研究。构建不确定情况下双寿命装备梯次使用问题决策模型, 提出以梯次均匀度、寿命匹配度和寿命利用率最大化为目标, 使用I-NSGA-Ⅲ进行求解。采用改进的分段编码方式和算子, 引入重复个体控制机制以提高种群多样性。当问题规模较大时, 可以在较短的时间内搜索更大范围, 验证了所提方法的可行性。

针对变电站电气设备红外监测过程中，获取的红外图像背景复杂而导致故障设备定位不准确、分割难度较大等问题，提出了一种在复杂背景下对故障设备进行定位与整体分割的方法。首先，通过 SLIC（Simple Linear Iterative Clustering）超像素算法对图像进行分割，并对超像素块进行 Lab颜色空间转换，根据阈值判断是否存在故障并获取故障区域。然后，选取故障图像中最大联通量的较亮点作为种子，利用最大类间方差原理控制种子数目，通过改进区域生长法获取目标主体设备。最后，将故障区域与目标主体设备进行交集运算，完成对故障电气设备的整体分割。研究结果表明，该方法能有效完成复杂背景下的故障电气设备定位与整体分割。与其他分割方法相比，该方法获取的故障电气设备更加完整准确。

为研究爆炸冲击波作用下扫雷防护装具对胸腹部的防护性能, 探索高效试验方法及测试手段, 健全单兵防护装备试验研究指标体系, 提升单兵防护装备整体性能。以两套扫雷防护装具为试验研究对象, 在不同密封处理条件下基于Hybird Ⅲ假人模型模拟设计了扫雷排爆作业手在典型跪姿作业姿态下的实爆试验。爆炸冲击波通过50 g TNT药柱爆炸产生, 在假人模型胸腹部处安装两个壁面超压传感器对4次实爆试验产生的冲击波超压进行实测, 并以爆源为基准在相对同一距离设置了自由场压力传感器用于测试数据对比。利用假人数据采集系统获取了冲击波侵彻扫雷防护装具经衰减后, 超压作用到胸腹部的全过程数据。通过数据处理得到了胸腹部遭受爆炸冲击时的压力-时间曲线, 并对超压峰值衰减率进行了对比分析。试验结果初步验证了接缝处密封性能越好, 防护性能越高, 从而表明高密封性能的防护装具对爆炸冲击波的绕射有一定的阻碍衰减效果, 可一定程度降低叠加超压对胸腹部造成的损伤。本文试验设计与数据分析可用于后续装备性能改进和试验方法研究。

为了解决传统光电跟踪设备的跟踪性能测试系统参数调试繁琐、设备安装困难、靶标适用性差等问题，研究了基于机械臂路径规划的内场轨迹实现技术。通过规划六自由度机械臂的末端运动轨迹，设计了更加灵活、高效的跟踪性能测试系统。首先，对传统测试靶标系统进行分析，明确实现跟踪性能测试的数学模型；然后提出基于六自由度机械臂的新型技术方案，并分析了两种方案的差异性；接着通过靶标轨迹的坐标变换，根据传统动态靶标轨迹得到适用于六自由度机械臂的末端位姿参数，从而实现轨迹规划；最后，通过数值仿真验证了本文方法与传统方法的跟踪性能测试效果的一致性。仿真结果表明，两者具有相同的跟踪性能测试效果。相较于传统方法，采用机械臂的测试系统在参数调节、工具安装和靶标适用性上更具优势，完全能够满足光电跟踪设备内场跟踪性能测试的要求。