在光束传输控制中，反馈系统需要具有较高的角度分辨率，以达到自动准直的精度要求，此外还需要具备一定的角视场，以降低对初始安装和调试的精度要求。提出了一种基于双焦透镜的双踪远场自动准直方案，在同一光学系统中实现了高精度和大视场两种角度分辨率的远场图像反馈系统。基于矩阵光学理论对远场图像反馈系统进行数值分析，给出了双焦透镜的等效传输矩阵，并分析了双焦透镜的角度分辨率和视场特性。设计并开展实验对基于双焦透镜的双踪远场自动准直方案进行了性能演示，实验结果表明，高精度下的角度分辨率约为大视场下角度分辨率的6.9倍，与设计值（6.6倍）基本相符。

对大型激光装置主放远场自动准直的图像处理进行优化研究，主要包括远场基准计算和远场光斑中心计算两个方面。为了进一步提高图像处理的稳定性和计算效率，在远场基准计算和远场光斑中心计算时对处理图像的区域施加约束。在远场基准计算时，针对transport spatial filter（TSF）图像和cavity spatial filter（CSF）图像，分别采用两个处理流程。在远场光斑中心计算时，对TSF图像和CSF图像，采用统一的处理流程，采用聚类方法计算远场光斑中心。实验结果表明所提图像处理方法具有有效性。

为了精确测量“高分二号”(GF-2)卫星上相机和星敏感器的相对安装姿态，建立了一套高精度自动化测量系统。针对该系统研究了基于多传感器数据融合的高精度测量算法、基于理论安装数据驱动的自动测量模型、以及基于图像识别的立方镜法线搜索算法。该测量系统主要由二维龙门导轨、精密转台和CCD成像辅助准直的自准直经纬仪构成，通过融合精密转台的转动角度、自准直经纬仪的俯仰角和偏航角等数据计算被测设备安装姿态角度。测量时需先对系统进行标定，制定自动测量规划，然后通过电机驱动使设备自动到达预定位置和角度进行测量。若星上设备安装偏差较大导致被测对象超出自准直经纬仪测量范围时，可启动CCD相机对被测对象局部区域进行搜索识别，并引导自准直经纬仪实现精确准直测量。对测量系统进行了实验验证，结果显示: 该系统姿态测量精度可以达到5″，与标准值比对最大偏差为4.1″; 该测量系统已用于GF-2卫星的相机和星敏器相对姿态测量中，重复标准差最大为3.5″，满足GF-2对机上设备安装姿态测量精度的需求。

为满足高功率激光装置光路自动准直系统的高精度要求, 提出一种光束非垂直过孔状态下椭圆光斑的光斑差值快速调节法, 并引入局部自适应阈值二值化算法提高准直图像的定位精度.当椭圆光斑长短轴差值较大时, 利用基于最小二乘法的椭圆拟合改进算法, 求出椭圆光斑长短轴的轴长, 通过远场反射镜调节长短轴轴长差值以调节光斑形状, 直到获得规则的圆形光斑.分析了圆光斑中心与基准位置的偏差值, 将差值转为闭环控制的步进电机调整步数, 实现了高功率激光装置光束的快速自准直.该算法应用在某高功率激光装置光路自动准直系统中, 结果表明, 远场指向精度优于0.033″, 优于目前高功率激光准直系统准直效果, 提高了激光光束的指向性精度.

能见度是航空、航海及其他领域关系到安全保障的重要气象要素之一, 透射式能见度仪在安装和使用过程中测量光路的准直状态, 对能见度测量精度有重要影响。根据其光学系统的特点提出了一种基于扫描方式的透射仪测量光路自动准直方法, 并基于该方法设计了自动准直系统。系统通过电机驱动发射端探测光束与接收端接收视场分别在两个垂直方向上进行扫描, 计算发射端与接收端的准直方位角, 进而实现透射仪测量光路的对准。系统测试表明, 系统可以实现透射仪测量光路的自动对准, 方位角定位最大误差为66 ?滋rad, 准直时间小于10 min, 系统具有准直精度高、过程自动化、易于安装等特点。

为提高自动准直效率, 结合以太网, 设计出一套新型光路自动准直控制和检测方案.该方案采用基于耦合矩阵的前馈补偿及图像Jacobian矩阵的近远场串并行准直方式, 并引入局部自适应阈值和二值化算法, 同时将模糊控制算法运用到步进电机的调整过程中, 提高光束近远场图像的处理精度, 降低系统的准直时间.实验结果表明, 该准直系统远场的平均调整误差为空间滤波器小孔直径0.44%, 能够满足准直系统远场调整精度(小于小孔直径5%)的要求, 准直时间由原有的30 mins缩短至12 mins左右.

为了实现光路的快速自动准直, 降低手动调整光路的误差, 有效提高人机交互界面操作的实时性和友好性, 设计了一套可视化的光路自动准直系统。借助VC++编程技术, 对维视MV-U2000图像采集模块进行了二次开发, 实现了激光光斑图像信息的采集、实时显示和保存。计算机与下位机STM32进行串口通讯, 通过控制步进电机自动调节步长实现了光路的快速调整, 并使其达到准直。实验表明, 该光路自动准直系统能够满足准直的应用需求, 单次操作只需2 min, 精度可达到4.17 μrad, 并具有集成度高、操作友好、可移植性强等特点。

大气探测激光雷达工作之前,首先要调整发射激光束与接收望远镜光轴的平行(又称准直或对光),使得接收到正确的回波信号。准直过程一般分为手动和 自动两种,手动准直费时费力,有一定的随机和任意性,难以定量评估。因此,高精度、高效率激光雷达自动准直系统的研制是提高激光雷达自动化 程度和确保正确探测数据的有效手段。介绍了大气探测激光雷达的工作原理,自动准直方法研究的重要性；综述了大气探测激光雷达自动准直方 法,其中着重介绍了激光雷达发射激光的扫描方法和自动准直结果的判定方法,最后比较了不同自动准直方法的优缺点。