设计开发了用于赝热光鬼成像的时序可控系统，该系统能对赝热光鬼成像系统硬件进行精准的同步控制，从而对散斑尺寸和采样次数等影响成像质量的因素进行定量分析，实现不同条件下的高质量成像。同时在鬼成像系统中结合差分鬼成像、归一化鬼成像和正负关联成像，针对正负关联算法重构图像提出了二次优化方案，进一步提升了赝热光鬼成像系统的成像质量。通过实验验证了系统的时序控制性能和算法的优化效果。

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。

无人机编队协同运输时, 外界干扰可能使无人机运动不同步、破坏队形、损坏运输物品。针对这一问题, 提出一种优先保持队形稳定的无人机编队控制方法。首先, 使用虚拟结构编队飞行策略, 设计单个四旋翼的比例微分控制器(PD控制器), 然后添加整个编队的环形耦合同步控制器。用仿真验证了该方法的有效性, 与已有的虚拟状态估计控制方法相比, 该方法在受到干扰后回归队形的时间更短, 队形破坏程度更小。同时该方法还可以进一步使偏航角同步响应。

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。

为了使主振荡功率放大结构的ArF准分子激光器实现双腔同步放电,采用同步逻辑快速响应双腔放电时序,根据同步控制逻辑自动对双腔延时进行精密调节,使用四位二进制计数器实现粗调搜索,快速缩小双腔延时差,而使用通用数字可编程延时芯片来实现小精度延时调节。结果表明,双腔放电同步调节之后,放电时差稳定在23ns左右,同步抖动小于±3ns,满足4kHz高重复频率下主振荡功率放大结构准分子激光器同步控制的要求。

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。

摆扫式相机在扫描成像过程中，必须保证扫描机构与像面探测器之间摆扫运动的同步性，如果二者之间出现角度偏差或速度偏差，就会引起像旋转现象，使图像模糊，造成图像质量的下降。以全景式时间延迟积分(TDI)CCD摆扫航空相机为例，利用坐标变换方法建立了像旋分析的数学模型，分析了位置同步误差与速度同步误差对成像质量的影响，提出了基于干扰观测器的同步补偿方法，保证了两个机构之间位置及速度的同步性，实现了调速控制器与同步控制器的独立设计，有利于实际应用。通过实验室静态分辨率成像实验及对外成像实验，对理论分析结果进行验证。实验结果表明基于本方法的位置及速度同步误差分别小于0.0043°、0.0695°/s，均满足补偿精度要求，在成像过程中图像的旋转及失真现象得到了明显的抑制，图像质量获得了大幅提高。

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″。