提出了基于光强非线性响应的光致热弹光谱光强修正方法，实现了激光光强的准确修正。控制DFB激光器工作于波长调制模式，设置激光调制频率为16 369.75 Hz，通过光纤放大器增强其出射光强非线性项的幅值，光束经多次反射池后汇聚于石英音叉根部激发光热信号，采用数字锁相放大器解调得到对应的谐波信号，通过多项式拟合谐波信号背景，反演得到与浓度及光强分别对应的谐波信号。实验结果表明，当光强从22.03 mW变化至3.16 mW，谐波信号背景幅值与光强具有良好的线性关系，线性相关系数大于0.998，归一化后的谐波信号幅值波动小于0.37%。针对甲烷测量，系统在较大的浓度范围内具有良好的线性响应，谐波信号信噪比表明系统的最低检测限达0.22×10^-6。该研究为光致热弹光谱的光强修正提供了一种新的方法，可有效提高LITES系统在长期测量应用中的稳定性。

针对光电跟踪系统中CCD相机反馈帧率较低，延迟较大导致跟踪高速目标能力差、响应能力差的问题，提出一种基于传感器融合预测的改进跟踪前馈控制方法。为减小融合获得目标高阶运动状态噪声大的问题，提出一种基于微分跟踪的传感器融合策略；针对图像反馈延迟问题，提出一种降阶匀加速Kalman模型，根据融合获得的运动学信息，结合Kalman滤波进行预测跟踪，补偿脱靶量的时间延迟，得到近似真实的目标位置和速度、加速度信息；针对低频输入信号引入闭环扰动问题，提出一种快速数据扩展方法，实现低频信号到高频信号的扩展；根据传感器融合预测结果，设计跟踪前馈控制器，提高系统的响应速度。仿真结果和实验结果均表明该前馈方法能够对CCD反馈延迟导致的跟踪误差进行补偿。实验结果表明：该方法能够大幅提高系统对高速目标的跟踪性能，在目标运动状态相同条件下，相比补偿前跟踪误差减小约83.67%。

条纹投影轮廓术用于测量高反表面时，相机成像会出现饱和区域，区域内相位信息难以提取，进而造成三维重建错误。为此，文中提出了一种分块平滑自适应条纹投影方法。首先，通过投影少量均匀灰度图，对饱和区域进行分块，根据各块的饱和程度，计算相应的初始投影强度。随后，在不饱和情况下，投射亮暗两种强度的条纹图，通过在饱和区域融合两者相位信息，实现相机到投影仪的坐标匹配，获取初始映射投影强度；然后，对初始映射投影强度进行多项式拟合，构建平滑的投影强度曲线，用于逐像素获取最佳投影强度值，同步填补了因相机与投影机分辨率差异引起的映射孔洞，最终生成自适应条纹。最后，将生成的自适应条纹投射至被测物体，进行了相位解算和三维重建。实验结果表明：所提方法只需投影少量灰度图就能生成高动态范围的自适应条纹，实现了饱和区域相位信息的完整提取。相比于现有改进方法，面形三维重建的标准偏差分别减少了40%和28.6%，有效地提高了高反表面形貌测量精度。

现有流动卫星激光测距系统的距离选通模块因硬件架构问题，有稳定性不高、可靠性不强等不足。由于和固定站的设备互不兼容，因此需要研制新的距离选通模块，在兼顾高集成度的同时提升运行稳定性。在基于距离选通与后向散射规避的实现原理基础上，依靠ARM、FPGA嵌入式双核心架构设计全新的距离选通模块。采用人卫激光测距卫星lageos1、ajisai和地球同步卫星compassi3的星历进行距离门参数拟合等测试。经测试，该距离门控模块参数拟合误差小于0.01%，在2 kHz重复频率下单次预期回波时刻计算时间约为34.365 μs，平均后向散射规避点火频率损失率低于1%，在2 kHz重复频率下距离门分辨率优于5 ns，高频率门控信号输出平稳，并且能够满足20 kHz以上的重复频率应用需求，符合预期结果，具有实际应用价值。

针对主被动双光复合系统中存在激光主动发射视场与红外被动成像视场平行度（一一对应位置）偏差问题，提出了主被动双光复合系统平行度校正方法，并开展了理论研究和实物仿真测试。首先，推导了激光主动发射视场与快速反射镜（Fast Steering Mirror，FSM）角度对应关系；其次，根据激光发射视场与红外探测视场提出了一种基于多项式拟合的平行度修正校正方法；最后，通过构建实际测试平台，进行平行度标定、求解、修正。试验结果表明：在±1.4°的激光指示视场和±1.4°的红外中心视场中，经过系统平行度修正后，实际平行度偏差可由0.8 mrad降低至0.1 mrad，进一步提高激光对目标的指向精度。