光电跟踪仪光轴平行性要求与跟踪瞄准精度、激光测距传感器照射激光光束发散角、激光回波接收系统探测视场有关, 尤其是对于小目标, 还与激光测距作用距离和探测概率有关。从光电跟踪仪激光测距原理和指标要求出发, 分析照射光束能量分布特点, 考虑温度、振动等环境因素和变调焦引起的光轴稳定性误差, 提出了光电跟踪仪光轴平行性要求的计算方法。同时根据工程实践考虑光电传感器原位更换和现场标校的维修性, 建立了光轴平行性误差分配模型, 讨论了各随机误差项、各标校残余误差项的一般控制要求和估计方法, 为光电跟踪仪设计分析、制造工艺、维修性改进提供参考。

利用三维坐标变换矩阵的方法研究了捕获跟踪瞄准系统的精跟踪图像和角误差量随方位轴和俯仰轴的具体旋转变换关系,正确指导了精跟踪图像和角误差量处理工作,确保实现高精度稳定跟踪。

为了提高微型无人机(MUAV)的续航时间, 基于二轴扫描振镜的工作原理, 设计了一套激光对MUAV的远程实时跟瞄充电系统。系统采用硅光电池阵列作为光斑位置传感器, 其信号经扫描跟踪算法处理后, 在地面与MUAV间建立起无线数传反馈链路, 控制二轴扫描振镜改变激光发射方向, 实现激光束对MUAV的扫描与实时跟踪; 同时硅光电池阵列也作为充电器件, 实现对MUAV的实时充电。结果表明,当MUAV在高度为80m、直径50m圆形区域内以低于2m/s速率飞行时, 可实现激光对MUAV的准确跟踪, 跟瞄精度小于0.63mrad。该系统具有跟踪速度快、瞄准精度高的特点,为激光对移动目标的远程实时能量传输提供了一种有效的解决方案。

介绍了一种光电跟瞄转台控制系统的设计与实现。在传统的PID控制算法基础上, 根据滞后环节对高频信号的衰减作用, 对位置环进行优化设计。采取误差分段变参数控制算法, 在小误差范围内采用“PI+双滞后环节”串联校正。仿真结果表明, 设计的分段变参数控制算法提高了系统的带宽及其稳定性和跟踪精度。最后将此设计应用于某光电跟瞄转台, 实现跟踪精度在20″(RMS)以内。

提出了一种白天信标光图像跟踪算法。分析了太阳光反射进相机视场的噪声以及探测器噪声在空域和频域的特点,使用两个频域滤波器检测候选区域。研究结果表明,所提算法具有较高的精度、较快的速度以及较高的可靠性,可用于白天环境下星地信标光的跟踪探测。

基于量子导航定位系统的工作原理和过程,设计了其光学信号传输系统,分析了系统中的 部件特性及选型。在给定的相关参数及期望性能指标下,结合各关键部件的特性设计了光学信号 传输系统的具体实现方案,包括捕获跟踪瞄准系统中的光学天线、二维转台、粗跟踪探测器、快速反 射镜、精跟踪探测器及HOM干涉仪中的单光子探测器,为量子导航定位系统中光学信号传输系统仿真实 验平台的建立和硬件系统的实现,以及定位精度的进一步提高打下了基础。

跟瞄精度是空间激光通信系统捕获、跟踪和瞄准(acquisition, tracking and pointing, ATP)分系统的重要指标参数之一, 其准确测量是评估空间激光通信系统远距离通信性能的关键。介绍了空间激光通信系统ATP分系统跟瞄精度的测试方法, 设计了一种基于平行光管法的空间激光通信系统动态瞄参数测量装置, 分析和讨论了影响动态跟瞄精度测量不确定度的因素。试验表明, 该测量装置在100 Hz振动频率条件下, ATP分系统稳定精度测量不确定度达到1.9 μrad(k=2), 可用于空间激光通信系统ATP分系统跟瞄参数检测以及远距离激光通信性能评估。

无人机激光充电相比于太阳光充电, 能够提高充电能量功率及改善持续充电性能。自动跟踪瞄准精度是无人机激光充电的关键指标。结合激光充电系统的工作原理及组成部件, 分析了无人机激光充电跟踪瞄准精度。通过建立无人机激光充电跟踪瞄准模型, 分析了对跟踪瞄准精度产生影响的各项误差因素, 以及各单项误差变化分别对方位角和天顶角瞄准综合误差的影响。在此基础上进行合理的误差分配, 通过误差综合计算得出激光充电跟踪瞄准的方位角和天顶角综合误差。通过对系统瞄准精度的分析, 为后续标定提供了理论参考依据。

简述了空间激光通信中精跟踪系统的组成和控制结构，分析了捕获、跟踪、瞄准系统精跟踪探测器使用质心算法进行信标光斑定位时的误差来源，对精跟踪探测器信标光斑定位过程进行傅里叶频域分析.推导得到消除质心算法系统误差的理论方案，即信标光波长和精跟踪系统的F数乘积需大于精跟踪探测器的像元尺寸.分析了精跟踪系统实现过程中关键参数的选取过程，结合精跟踪系统的系统参数耦合关系，为了不损失精跟踪视场，在精跟踪探测器镜头前添加孔径光阑进行精跟踪系统优化，以消除精跟踪探测器光斑定位时的系统误差.理论计算和实验证明：当孔径光阑的直径小于9.32 mm时，精跟踪系统的相对孔径小于0.045，精跟踪误差仅为0.03 pixel，相比优化前的精跟踪系统，跟踪精度提高了1.9倍.

量子信号在大气信道中传输的可行性已经在多个实验中得到了证实。将量子通信终端搭载到移动平台被认为是量子通信实用化的重要发展之一, 可满足全球量子保密网络构建和**通信领域高保密性等需求。综述了量子密钥在地面与移动平台之间的分发所涉及的关键技术, 介绍了移动量子密钥分发技术目前的发展状况与难点, 并探讨了下一步实用化发展方向。