在实验上重构了从准周期到相干塌陷混沌激光的相空间Wigner准概率分布函数，为混沌保密通信中熵源的精确表征提供了重要依据。通过调控偏置电流和光反馈强度制备了准周期（带宽为3.2 GHz）、中等强度（带宽为7.3 GHz）、相干塌陷状态（带宽为11.5 GHz）的混沌激光，进而利用平衡零拍量子层析测量及最大似然法重构了获得的三种不同状态的混沌激光的密度矩阵及相空间Wigner准概率分布，测得的混沌激光相空间Wigner准概率相较于真空散粒噪声极限增大了1.5~3.0倍。同时，在重构测量过程中，去除背景噪声并对现有实验测量系统的损耗进行补偿，三种状态混沌激光相空间Wigner准概率分布的测量保真度分别从74.9%、81.2%、84.8%显著提升到95.5%、97.0%、97.6%。

认知无线电网络中认知用户和信道的数量、状态等具有很强的时变性，在复杂环境下则需要考虑到更多因素。针对目前各种分配协议的性能评估问题，提出了一种基于概率分布向量的频谱分配协议性能评估系统（PES-SAP）。该系统能更加灵活地评估信道分配协议。针对可用频谱，提出了一种公平随机分配协议，尽可能使更多的次用户获得信道。利用PES-SAP对公平随机分配协议与传统随机分配协议进行了综合性能评估，仿真结果表明，PES-SAP可以明显地区分两种协议，且在一定数量值内公平随机分配协议的部分性能优于随机分配协议。

大气消光系数湿度订正是气溶胶吸湿性研究的重要内容，也是利用卫星气溶胶光学厚度（AOD）产品反演近地面颗粒物质量浓度的关键技术环节。基于成都市2016年1月至12月的逐时PM_2.5质量浓度、大气能见度、相对湿度（RH）观测数据，首先，深入探讨了大气消光系数与颗粒物质量浓度之间的统计关系及其对RH变化的响应特征，发现在RH小于90%时，单位质量大气消光系数均服从对数正态分布，并进一步指出该分布函数的形状参数和尺度参数均随RH的增加呈现出波动型增长。其次，以干燥环境条件下（RH小于等于40%）单位质量大气消光系数对数正态分布参数为基准，通过数学变换消除湿度变化对单位质量大气消光系数概率分布参数的影响，据此提出了大气消光系数湿度订正的原理和计算流程。最后，对该原理的适用性进行研究，结果表明，订正后大气消光系数反演得到的PM_2.5质量浓度与实际PM_2.5质量浓度相关系数为0.90，显著优于气溶胶散射吸湿增长因子法的湿度订正结果。

为了能够准确地反映出激光雷达接收的光信号, 需要对其使用的光电倍增管的后脉冲特性进行校正和标定。采用后脉冲概率分布函数分别对波长为486nm和532nm的机载海洋激光雷达测深数据进行理论分析和实验验证, 并将校正结果与蒙特卡洛仿真模拟得到的数据进行比较。结果表明, 利用后脉冲概率分布函数校正后的数据与蒙特卡洛仿真模拟得到的数据相关性分别高达0.9689(486nm), 0.8648(532nm), 校正后的数据与校正前相比分别去除了约98m(486nm)和33m(532nm)的假信号, 有效地提高了海洋激光雷达测量的准确度。该研究对于准确测量海洋深度、海底地貌特征等海洋特性有一定的推动作用。

航空吊放声呐主动工作模式下的作用距离不但与海域的声速剖面和装备自身性能有关, 还与吊放声呐的入水深度有关。首先利用BELLHOP模型分别对带有跃层声速剖面、正声速剖面和负声速剖面3种情况下的声传播特性进行了仿真分析; 然后研究了不同声速剖面下潜艇在不同深度航行的概率分布, 建立并分析了潜艇运动规律模型, 结果表明, 不同声速剖面下, 潜艇在不同深度航行的概率分布不同; 最终通过潜艇在不同深度航行的概率分布, 计算出吊放声呐不同入水深度下的平均探测距离, 得到了不同声速剖面下吊放声呐的最佳入水深度, 更能充分发挥声呐装备的最佳性能。

光子测距具有灵敏度高,探测距离远的特点,目标形状和姿态对光子测距的影响不可忽略。针对扩展平面、球面和非球面三种典型目标,建立了扩展目标光子探测回波概率分布模型,推导出不同倾斜角下混有时空分布的光子回波概率分布一般方程。实验表明,扩展平面的光子回波概率分布与数值计算结果一致。理论仿真分析了扩展目标的光子回波概率分布特性,讨论了光子测距误差与扩展目标类型和倾斜角间的变化规律。结果表明:平均回波光子数为3.9,目标处激光光斑半径为0.2m,倾斜角小于20°时不同扩展目标间的光子测距误差小于1.23mm;光子测距误差随着目标倾斜角的增大逐渐增大,且扩展平面目标测距误差受倾斜角影响最大。

根据国际上公开发表利用的1969—1972年美国Apollo 11、14、15宇航员放置在月球上的三个角反射器以及1970—1971年苏联无人登月车放置的两个角反射器进行的月球激光测距的论文和技术文献,讨论了月球激光测距中的几个关键物理和技术问题,主要包括:1)角反射器阵列指向与其月面位置的精确定位;2)角反射器激光回波信号的确认;3)接收信号强度与信噪比;4)测距结果的精度;5)满月时为什么不适于测距;6)地球大气对激光测月及其精度的影响。现有技术文献对一些关键的技术细节描述尚不完备,判定接收信号来自角反射器对激光的反射缺乏直接的物理证据,现在声称的距离测量精度与激光本身特性的关系尚需进一步分析。

针对经典双边滤波算法对深度图像修复效果较差,且无法准确调整核函数参数等问题,提出了基于形态学和改进双边滤波的深度图像修复算法。首先,利用形态学算法对输入的深度图像进行空洞优化,以达到填充部分细小空洞和滤除随机噪声的目的;然后,运用改进的双边滤波算法,引入概率分布函数和最大似然函数计算每个空洞邻域内的核函数参数值,以自适应调整核函数参数,实现大面积空洞的修复;最后,采用中值滤波算法对图像进行平滑处理,滤除深度图像的“毛刺”,保留图像的边缘细节并保持清晰度。实验结果表明,所提算法能有效地填充深度图像中的空洞,并且不丢失原始深度图信息,达到了保边去噪的目的,具有较强的鲁棒性。

针对光栅结构光系统测量误差对拟合结果的影响,提出了一种基于测量环境的误差确定方法。统计不同光源环境及测量距离下的高度测量误差,利用参数或非参数拟合获取其概率密度函数,将上述误差连同平面测量误差一起添加至理想平面模型,通过最小二乘法仿真计算出模型的法向量及定点坐标。实验结果表明:该方法得到的模型参数与根据真实测量数据计算得到的数值基本一致,法向及定点误差分别低于0.001 rad和0.233 mm;所提方法能有效解决光栅结构光系统在不同环境下测量结果精确度不高的问题,此外还能应对实际点云因数据缺失等因素而难以实现高精度拟合的情况,为后续误差校正提供依据。