在非视域成像场景中，有效的回波光子大量减少，泊松噪声对非视域成像的质量影响较大。传统图像泊松降噪算法存在迭代时间长、模式固定和手动设置参数等问题。为提高非视域成像质量，设计一种基于深度学习的单光子非视域成像泊松降噪方法。为解决训练样本不足的问题，利用几何光学近似和蒙特卡罗方法对非视域场景下的光子运动轨迹进行追踪建模，对非视域成像过程进行仿真，利用仿真数据重建的泊松噪声图像制作数据集。设计基于注意力机制的特征增强降噪网络（AEF-Net），利用仿真数据对网络进行优化训练。最后，搭建一套非视域成像系统对网络的泊松降噪性能进行验证。实验结果表明所提AEF-Net去除非视域场景下的泊松噪声效果优于传统降噪算法。

在月球激光测距与空间目标白天激光测距中，强烈的背景噪声会大幅降低测距成功率，在云南天文台1.2 m望远镜激光测距系统的接收光路中加入可调视场光阑，通过改变视场光阑孔径大小来调整接收视场，可减少背景噪声。但受到速度光行差等因素的影响，在接收视场减小到几个角秒时，回波会被光阑挡住无法通过，探测器接收不到回波信号。为解决这一问题，提出在视场光阑前加入二维偏转摆镜的方法，控制摆镜偏转使偏离的回波通过光阑中心被探测器正常接收。以高轨卫星和同步轨道卫星为目标，测量了回波信号偏离视场中心的角度值，并仿真分析了使用摆镜校正偏离角度值的效果。结果表明，该方法可以在小视场激光测距时快速高精度校正回波信号，可为满月时月球激光测距与空间目标白天激光测距提供支持。

利用二阶泰勒形式表示公差与波像差的函数关系，依据差分光线追迹法，通过光线追迹理论推导完善了偏心和倾斜两种公差关于波像差的一阶导数计算公式，利用依次求导和公式移项两种方法建立波像差的二阶导数模型。结果表明：依次求导法的求解过程复杂，应用范围受到限制，只可用于光学后截距分析；公式移项法所需的追迹像质次数少，且拟合效果良好，残差平方和处于10^-7~10^-6量级；所提方法可对光学系统进行有效的经济公差分配。

本文基于光学相机成像效应仿真模型, 提出了一种航空红外相机典型故障效应仿真方法。在对航空红外相机的光学系统、探测器、电子电路信号对成像效应进行深入仿真的基础上, 对不同类型成像故障效应进行了模拟, 采用典型故障的成像表现评价指标进行全面验证评价。研究结果表明: 基于红外相机成像效应的仿真模型可有效模拟多种故障成像效应, 能对装备的使用维护、试验鉴定中的故障的初步分析发挥重要的指导作用。

层绞式光缆广泛应用于电信、传感、工业监测等领域。研究层绞光缆的三维形状重建算法，对于光缆维护、断点查找、建筑物沉降监测、形变感知等具有重要意义。提出了一种层绞光缆三维形状重建算法，利用分布式光纤应变传感技术，测量光缆内对称纤芯的空间应变分布，根据纤芯的应变分布、几何排布，计算光缆等间隔离散截面的宏观形变（弯曲、扭转）。进一步地，根据宏观形变，利用Frenet框架进行光缆空间坐标的解算，最终获得三维形状信息。为验证所提算法的有效性，使用软件SOLIDWORKS对整个形状重建过程进行了仿真分析。仿真结果表明，在应变测量间隔10 mm的测量条件下，该算法可以重建300 mm光缆的三维形状，光缆末端绝对误差不超过2.61 mm。

激光陀螺是惯性导航系统的理想元件, 成功应用于陆、海、天、空等领域, 但激光陀螺对温度非常敏感, 外界温度变化会导致激光陀螺两路光路不对称, 从而影响输出角速度的准确性。采用温度场仿真软件Icepak, 建立激光陀螺温度场模型; 研究激光陀螺在外部不均匀热边界条件下, 陀螺腔体两阳极侧温度分布情况。仿真结果表明, 壳体内部对流换热系数增加3倍, 两侧阳极温差可以减小50%; 同时壳体与抖动机构之间的热阻对热传导有较大影响, 会引起21%的温差; 且在腔体表面贴比例系数为1 000∶1的各向异性传热材料, 不均匀温度区会快速地向其他区域扩散, 两阳极测温度均匀性较好。为陀螺内部温度均匀化设计及工程化提供了指导。