针对连续变焦红外镜头不同温度下的齐焦性问题, 根据连续变焦红外镜头的齐焦性拟合补偿曲线, 提出一种同步控制运动方法, 通过采用主从协同运动, 路径规划, 轨迹分解、合成, 将变焦运动与补偿运动结合在一起。再经过预测补偿、同步采样和插补算法, 快速完成补偿运动。此外, 采用节根节点校准及位置耦合方式, 减小补偿累积误差。在变焦电机与补偿电机协同作用下, 保证红外镜头在不同环境温度下, 都能实现变焦匀速运动时, 齐焦性在指定的精度范围内, 从而实现红外镜头的齐焦性。能有效弥补连续变焦红外镜头因连续工作或温度变化导致齐焦性不足的问题。

完成以高速FPGA技术为核心，实现根据外部需求使用外触发同步控制的线阵CCD采集光谱信号的驱动。通过测试，设计的CCD驱动采样固定延时时间为2.809 9 μs，延时精度不大于86.1 ns，线阵CCD采集到的光谱信号满足光谱分析要求。设计实现外触发方式控制TCD1304采集光信号，可以为后期工业测试提供应用参考。

介绍了一种相机曝光控制实时误差补偿外同步信号产生方法。系统由一系列硬件和软件组成, 硬件包括通用GPS接收设备、信号接收整理模块和外同步信号相机电平匹配化模块；软件包括设计在可编程逻辑电路中的外同步信号频率生成与调整模块及外同步信号误差分析与调整模块、外同步信号生成模块及外同步信号相机逻辑匹配化模块。GPS接收设备接收卫星信号并实时输出时间B码, 信号接收整理模块将时间B码整理成可编程逻辑器件可以接收的电平信号, 可编程逻辑器件通过一系列处理模块生成目标相机的外同步信号, 随后外同步信号相机电平匹配化模块将外同步信号整理成相机匹配的电平信号来控制相机曝光。实践证明所提方法可以在不添加额外器件的情况下实现相机曝光时间的实时精确控制, 将连续成像的图像序列在时间上的精度从通常的数十微秒级提高到单微秒级。

全谱段光谱成像仪集成可见多光谱、短波/中波红外以及长波红外三种探测器, 覆盖十多个谱段, 具有目前国内同类遥感仪器最宽光谱信息, 同时系统复杂且技术难度较大。为解决全谱段光谱成像仪多探测器同步控制、海量数据存储与集成处理以及探测器在轨增益、级数、积分时间等其他参数调整问题, 设计了一种多探测器数据控制与处理系统。该系统硬件以现场可编程门阵列(FPGA)为核心控制处理单元, 采用光耦合差分器件与其它设备进行连接和传输; FPGA软件采用模块化设计思想, 自顶向下用硬件描述语言(VHDL)进行设计; 利用仿真工具、硬件模拟器进行验证, 结果证明了该设计的正确性和有效性。在实际工程应用中, 该系统功能全面、接口灵活、可靠性高且易扩展。

针对战场复杂的激光威胁源, 为检验激光告警机的多目标识别能力, 研究了一种多路激光同步控制输出的模拟信号源, 并提出了基于FPGA技术与光电闭环反馈校正技术相结合的同步控制方案。经过实验测试, 同步控制精度小于0.1μs, 证明了系统的可行性。

基于压电陶瓷驱动器, 选用 2×2微扫描模式, 降低了系统控制难度。分析了影响微扫描器控制的几个因素, 设计了一款以单片机为核心的控制电路, 解决了微扫描器位移与同步的控制问题, 并以此构建了一款基于国内某制冷型探测器的反射式微扫描热像仪, 通过实验验证了采用 2×2微扫描模式能够有效提升热像系统的空间分辨力。

在光电经纬仪设备的水平轴系中实现了双电机的直接驱动控制。建立刚性连接下双电机的直接驱动模型, 与单电机驱动相比: 双电机与单电机的控制特性的谐振频率几乎是一致的, 而双电机反谐振频率是单电机驱动的1.414倍, 因此双电机具有比单电机驱动良好的控制对象特性。由于双电机采用了刚性连接, 其速度已经同步了。提出了电流跟随控制方法实现力矩同步的控制算法。具体就是以其中任何一个电机作为主电机, 另外一个电机作为从电机跟踪主电机的反馈电流, 而速度反馈直接到主电机上。实验结果表明理论分析的有效性, 在跟踪轨迹为0.01°/s的直线, 位置随机误差为 0.011 9″。

采用TI公司研发的DMD器件,利用DMD器件的优良特性,克服传统光束偏转的缺陷,实现激光束快速的大角度偏转的非投影功能。同时,利用Virtex5系列的XC5VLX50芯片实现激光脉冲与DMD内部微镜阵列翻转的高精度的同步控制,使得经过DMD器件的光束偏转效率可以达到很高,大幅度提高激光脉冲能量的利用率。

串级二极管悬浮电极支撑控制系统主要包括支撑结构、驱动电路和同步控制三部分。支撑结构采用基于电磁铁工作原理的支撑针，对悬浮电极进行三点定位；驱动控制采用高压脉冲电容放电驱动螺线电磁铁，使电磁铁支撑针在5 ms内移动30 mm，悬浮电极在撤去支撑的5 ms内自由落体125 μm；同步控制采用螺线电磁铁线圈信号作为同步控制初始信号，对该信号延时5 ms，触发“闪光二号”的前级触发源，启动“闪光二号”主机工作，实现螺线电磁铁与“闪光二号”主机的同步。使用该套支撑控制系统用于串级二极管前期研究，初步实现了两级间隙串联工作。

利用超高速相机，在曝光时间100 ns时，对不同能量下激光在氮气气体开关中形成的火花通道进行拍照，得到了不同焦距下激光波长266 nm时激光火花通道长度与激光能量的关系。开展了激光触发气体火花开关的实验研究，激光触发开关延时、抖动随激光能量的增加而减小。将火花通道长度与激光触发开关的特性进行了分析，气体开关的抖动随着激光火花通道长度的增加而减小，当火花通道沿电极间轴向长度达到开关电极间距40%时，开关的抖动为亚ns量级。