近年来太赫兹光(0.1 THz～10 THz)因其良好的探测能力和非电离特性受到研究者们的关注。根据不同的检测方式和信号处理方法，可分为太赫兹成像技术和太赫兹光谱技术两大类。太赫兹技术在医学科学中发展迅速，其中生物大分子检测和组织成像令人印象深刻。水含量和结构差异是太赫兹成像技术的理论基础，据此可对生物组织进行检测识别。不同的生物组织具有不同的太赫兹特征谱，太赫兹光谱技术通过检测吸收系数、折射系数和反射系数来识别不同的生物分子、细胞或组织。实时、无标记的检测方式有望在临床实践中发挥重要作用，但仍需克服生物安全性不明等困难。综述介绍了太赫兹技术在医学科学中的应用及研究进展，同时探讨了太赫兹技术目前需要克服的难题和潜在的生物安全性问题。

针对韦布尔分布杂波背景中的目标检测问题，本文提出了一种CFAR检测器—循环剔除TLM-CFAR检测器。该检测器基于TL 矩估计方法，首先获得韦布尔分布的两参数估计值，进而确定CFAR 检测门限，然后利用循环剔除法剔除干扰目标和强散射点的影响。文中证明了TLM-CFAR检测器具有恒虚警性，利用Monte Carlo仿真方法研究了这种检测器的性能，并与MLH-CFAR检测器进行了比较。仿真结果和实验结果表明，这种检测器不仅可以达到MLH-CFAR检测器的性能，同时避免了最大似然估计需要迭代计算的繁琐性，提高了检测算法的效率和适用性。

为了同时获得高双折射和色散平坦特性的光子晶体光纤，本文提出了一种包层以椭圆空气孔为纤芯，四周环绕正方形空气孔的光子晶体光纤结构。基于不同纤芯椭圆率、不同纤芯填充材料，对所提光子晶体光纤结构的双折射、色散、非线性等性能进行了讨论。结果表明，在波长1.55 μm 处，当纤芯椭圆率不同，填充材料相同时，最大双折射值为0.37，最大非线性系数值277.76 W^-1×km^-1；当纤芯填充材料不同，椭圆率相同时，最大双折射值为0.34，最大非线性系数值为307 W^-1×km^-1。在波段1.26 μm～1.8 μm范围，色散呈现出近零色散平坦特性，变化范围不超过±12.5 ps/(nm×km)，带宽0.6 μm。

稀疏子孔径拼接检测是大口径、超大口径光学系统像质检测的主要方法之一，其拼接检测的精度与子孔径排列方式、数目以及大小密切相关。本文通过建立数学模型，推导出子孔径个数k 在1 到无穷区间取值，子孔径个数k 与填充因子M的关系曲线，从而得出在1.5 m 以下系统检测的最优的七个稀疏子孔径排列布局图，并通过Φ200 mm 自准干涉检验，验证了这种排列布局的合理性。

为更好地应对跟踪过程中复杂的场景变化问题，提出一种采用多种特征融合进行跟踪的方法。算法在粒子滤波的框架下，通过在跟踪过程中对每一个特征进行不确定性度量，计算动态的特征权值，从而完成了自适应的特征融合。利用颜色、空间和纹理特征的互补特性，提升了算法的跟踪性能。实验结果表明，算法能够很好地适应目标尺度、旋转、运动模糊等复杂场景的变化。与近年来流行的算法相比，所提出的算法具有明显优势，能够很好地完成跟踪任务。

针对某星载激光通信中光电跟瞄系统的反射镜组件进行研究，对比了三种柔性支撑方案，结合空间载荷实际应用情景综合评估结构的刚度优势和面形精度。分析结果表明，颈口侧壁开槽的柔性支撑方案在重力和温度变化影响下的面形精度(RMS)可达2.05 nm和8.88 nm，基频模态为926.1Hz，在保证面形精度的柔性要求与高刚度抵御振动损坏的平衡中，这种柔性设计方案最为合理。进一步完成了柔性支撑结构的参数优化设计并进行了动力学分析，频率响应下应力最大值为96 MPa，小于材料的抗拉强度极限；随机振动分析结果表明，反射镜加速度响应均方根为11.14 g RMS，并满足3σ准则。文章最后通过0.2 g正弦扫频试验，验证了有限元模态分析相对误差为2.4%。实验结果表明，分析结果基本准确可靠，柔性环节设计可靠，满足使用要求。

机械臂末端安装双目视觉，会降低其在障碍环境下的可通过性。针对此问题，本文构建了一种单目手眼与激光结合的位置测量方法，先通过手眼获取光斑，利用投射位置、投射点与手眼光轴的相对位置关系构建测量方法，然后采用D-H模型构建坐标转换系统，计算目标点的位置。目标测量精度与距离负相关，适用于中短距离的位置测量。与目前常用的双目测量方法相比，本方法减少了摄像机使用个数，降低了机械臂末端测量系统的宽度，更适用于狭窄空间作业，同时也提高了机械臂的有效载荷能力。

本文结合机器人控制和轮式抛光技术的优点，开展了轮式技术研究。运用数值仿真模拟其抛光加工，论证了轮式抛光工具在精密元件抛光过程中的可行性；设计了可在机器人末端安装的轮式抛光工具，分析机器人轮式抛光控制逻辑和控制框架，建立基于轨迹和驻留时间的机器人抛光控制模型；开展机器人轮式抛光单点去除特性和环带去除特性性能测试实验，确定机器人轮式抛光工艺参数，实现样件表面整体自动研抛加工，面形误差由初始值PV：2.357λ，RMS：0.565λ，收敛到PV：1.431λ，RMS：0.242λ，初步达到预期的去除效果。研究表明，工业机器人轮式抛光方法是一种有效的表面抛光方法，在中高精度飞非球面元件的抛光中具有很大的潜力。

在光伏发电系统中，经常存在电池板局部被遮挡的情况，造成电池板出现多峰极值的现象。传统的最大功率点(MPPT)搜索方法常常会陷入局部极值，从而错过或丢失系统的全局最大功率点，甚至产生振荡导致系统输出不稳定。提出一种改进的蝙蝠算法(IBA)，并应用到太阳能阵列存在局部阴影条件下的最大功率点寻优控制中。通过混沌初始化，对群体的初始位置进行更新，增加种群的均匀性和遍历性；引入自适应惯性权重，使算法在优化前期具有较强的全局搜索能力，后期有较强的局部收缩能力，同时引入Levy 飞行来产生跳跃速度，跳出局部极值；引入动态收缩区间，有效地减小算法的搜索范围。以上改进，避免了种群受到局部极值的影响而过早收敛。光伏发电系统的仿真表明：在其受到局部遮挡而出现多峰极值的情况下，改进的蝙蝠算法能够快速找到全局最优点，并且精度高。

我国正处于海洋高频观测的发展阶段，作为海洋观测的一个重要途径，静止轨道海洋成像辐射计的发展具有重要的战略意义。本文分析了静止轨道二维指向面阵成像光学系统所引入的像旋误差，提出了针对面阵误差的图像消旋算法，并且给出了消旋算法有效性的验证方法。经验证，本文提出的消旋算法，消除了39%像面旋转的影响，可以大大提高二维指向成像的地理定位精度，提升遥感仪器的准确度，因此本工作为二维指向面阵成像系统后续图像处理奠定了基础。