针对LiDAR点云数据目标投影几何的非规则性, 提出非规则标识点过程的LiDAR点云数据目标提取方法。首先, 在投影平面上定义随机点过程, 利用其随机点定位该平面上的目标投影, 对每一随机点生成一组节点集以建模该目标投影几何, 作为目标标识; 假设地物目标高程值服从独立同一高斯分布, 从而得到LiDAR点云数据高程测度模型; 在贝叶斯理论架构下建立目标几何提取模型, 并结合可逆跳变马尔可夫链蒙特卡罗(Reversible Jump Markov Chain Monte Carlo, RJMCMC)算法模拟后验分布以及估计各参数; 最后根据最大后验概率准则, 求解最优目标提取模型。采用提出方法对LiDAR点云数据进行目标提取, 根据实验结果可以看出, 算法得到的检测精度均达到80%以上, 最高精度为9943%, 得到了较好的检测结果。本文将传统的规则标识点过程拓展到非规则标识点过程, 可以有效拟合任意形状目标几何。定性和定量的实验结果表明了该方法的可行性、有效性和准确性。

针对单光束激光周向探测系统中的扫描频率与电机转速的匹配难点问题，进行了单光束脉冲激光周向探测系统的目标探测研究。为提高单光束脉冲激光周向探测系统探测概率，建立了周向探测系统的弹目交汇模型，运用蒙特卡罗算法分析了激光脉冲频率和电机扫描转速对周向探测系统探测目标概率的影响，并选取最佳脉冲频率与电机扫描转速。根据最佳激光脉冲频率与电机扫描转速设计了原理样机并进行模拟探测实验。实验结果表明，当脉冲激光频率为20 kHz，电机扫描转速为30000 r/min时，在3 m探测距离范围内周向探测系统能有效探测目标。为单光束激光周向探测系统的最佳激光脉冲频率和电机扫描转速设计提供依据。

Based on the theory of quasi-three-level rate equations modified by amplified spontaneous emission, the stored energy density and the small signal gain of the cryogenic Yb:YAG regenerative amplifier for a given geometry for pulsed pumping in three dimensions are theoretically studied using the Monte Carlo simulation. The present model provides a straightforward procedure to design the Yb:YAG parameters and the optical coupling system for optimization when running at cryogenic temperature. A fiber-coupled laser diode end-pumped cryogenic Yb:YAG regenerative amplifier running at 1 030 nm is demonstrated with a maximum output energy 10.2 mJ at a repetition rate of 10 Hz. A very good agreement between the experiments and the theoretical model is achieved.

Based on the theory of quasi-three-level rate equations modified by amplified spontaneous emission, the stored energy density and the small signal gain of the cryogenic Yb:YAG regenerative amplifier for a given geometry for pulsed pumping in three dimensions are theoretically studied using the Monte Carlo simulation. The present model provides a straightforward procedure to design the Yb:YAG parameters and the optical coupling system for optimization when running at cryogenic temperature. A fiber-coupled laser diode end-pumped cryogenic Yb:YAG regenerative amplifier running at 1 030 nm is demonstrated with a maximum output energy 10.2 mJ at a repetition rate of 10 Hz. A very good agreement between the experiments and the theoretical model is achieved.

由于大尺寸焦平面空间相机调焦机构的焦平面两端存在的不可消除的同步运动误差会直接影响相机调焦精度，因此对焦平面两端同步运动精度进行了分析。首先，研究了大尺寸焦平面空间相机调焦机构的特点，提出了焦平面两端同步运动误差是影响其调焦精度的主要因素；其次，分析了影响同步运动精度的主要误差来源，建立了同步运动误差的数学模型，并采用蒙特卡罗仿真算法对数学模型进行了仿真分析；最后，通过测试焦平面两端同步运动精度对仿真结果进行了验证。仿真结果显示，同步运动精度为0.02 mm，与试验数据分析结果0.023 mm一致，说明此方法能够比较准确地确定焦平面两端同步运动精度，为后续在轨调焦策略的确定以及同类产品的研制提供技术支持。

针对序贯蒙特卡罗(Sequential Monte Carlo,MC)算法存在的计算量大的缺点,提出了一种新的Mean Shift Monte Carlo(MSMC)目标跟踪算法.在传统的MC算法中采取Mean Shift这种梯度最优下降法来寻找局部最大样本值,以目标的颜色特征建立目标状态空间模型,并用Bhattacharyya系数作为评价函数给出样本的权值.算法以少于300个样本(实验用200个样本)来保持对目标运动状态预测的多样性,有效地克服了MC算法收敛速度较慢的弱点,将算法的计算时间从76 ms/frame降低到了35 ms/frame(跟踪窗口为28 pixel×26 pixel).实验结果表明,提出的算法能够在发生遮挡的情况下实现较稳定的目标跟踪,使算法应用于实际工程成为可能.