载体运动信息动态精确测量技术是现代各类运载体导航、制导与控制的前提，惯性技术是在各种复杂环境条件下自主地建立运动载体的方位、姿态基准的唯一有效手段，因而是载体运动信息精确测量的基础。文中详细介绍了光学惯性仪表及系统、MEMS惯性仪表、原子惯性仪表、其他惯性仪表、微型定位导航授时技术和惯性执行结构等新型惯性技术的发展历程，在宇航应用中需要解决的主要技术问题，阐述了惯性技术在宇航领域的应用情况和未来的发展需求和趋势。

Frame processing method offers a model-based approach to Inverse Synthetic Aperture Radar (ISAR) imaging. It also provides a way to estimate the rotation rate of a non-cooperative target from radar returns via the frame operator properties. In this paper, the relationship between the best achievable ISAR image and the reconstructed image from radar returns was derived in the framework of Finite Frame Processing theory. We show that image defocusing caused by the use of an incorrect target rotation rate is interpreted under the FP method as a frame operator mismatch problem which causes energy dispersion. The unknown target rotation rate may be computed by optimizing the frame operator via a prominent point. Consequently, a prominent intensity maximization method in FP framework was proposed to estimate the underlying target rotation rate from radar returns. In addition, an image filtering technique was implemented to assist searching for a prominent point in practice. The proposed method is justified via a simulation analysis on the performance of FP imaging versus target rotation rate error. Effectiveness of the proposed method is also confirmed from real ISAR data experiments.

基于相似原理建立了缩比实验测试系统，针对目标大小、潜深、运动、尾流释放等设计了多种不同的工况，可实现缩比模型下热尾流探测的静态和动态测试，一方面确定水下目标热尾流的可探测性，另一方面探索热尾流探测的影响因素和变化规律，为下一步工作奠定基础。

实现目标自适应红外隐身的第一步是获取遮挡背景图像，这部分图像是观察者处于某一视点观察目标时，被目标所遮挡住的背景。而当观察者在不同的视点观察目标时，被目标所遮挡住的背景是不同的，目标与遮挡背景满足透视投影的关系。为求得目标与遮挡背景的关系，首先建立了三套坐标系，即目标本体坐标系、视点坐标系以及热像仪坐标系，然后通过推导三套坐标系之间的转换关系，建立了目标表面各点与热像仪获取背景图像点之间的对应模型，从而实现了遮挡背景的获取。最后通过实验对该模型进行了验证，结果表明：该模型能够正确获取不同视点下的遮挡背景，为工程应用奠定了基础。

分别分析了红外焦平面阵列(IRFPA)基于定标的非均匀性校正法(NUC)和基于场景的NUC算法各自的优势和问题，在此基础上提出了联合非均匀性校正方法。根据上电时刻焦平面衬底的温度值，从FLASH中提取事先存储的对应温度区间的增益和偏置校正参数，初步消除探测器的非均匀性。通过分析初步校正后图像残余非均匀性噪声的特性，提出了用具有保边缘特性的P-M滤波取代传统神经网络算法中的四邻域均值滤波来获得期望图像，从而减小了图像边缘误差。实验结果表明，该算法收敛速度快，校正精度高，有效避免了因红外焦平面响应特性漂移而引起的图像降质。

为了消除超声热波检测中的驻波现象对检测结果的不利影响，运用数值仿真方法研究了构件在超声激励下的振动特性和声混沌现象。首先，通过建立含裂纹损伤的复合材料构件的有限元模型，研究了不同激励频率条件下构件的驻波共振模态，发现构件在超声谐波激励下的响应仍是谐波，且响应频率与激励频率相同，容易产生驻波共振。然后，通过改进仿真模型，分析了声混沌对检测结果的影响，结果表明：在相同激励频率条件下，声混沌的产生能够消除驻波，更有助于提高复合材料构件损伤处的表面温差，并且随着激励频率的增加，声混沌现象出现的概率也增加。实际检测过程中，可据此改善检测条件提高检测能力。

为获取2013年HJ-1B/IRS热红外通道(B08)绝对辐射定标系数，以TERRA/MODIS为参考传感器，以青海湖为研究区域，采用双通道差分模型进行交叉定标。对比分析不同观测角度、成像时差对定标精度的影响，结果表明，参考传感器观测角度30°以内、成像时差1 h左右交叉定标条件最佳，且回归拟合的定标系数精度最高。通过采用2013年10月26日宁德附近海域星地同步实验数据进行精度验证，结果表明，此定标系数得到的表观辐亮度误差在0.02 Wm^-2μm^-1sr^-1 以内，表观亮温误差在0.15 ℃以内。同时，通过与历年辐射定标系数(2008~2012年)进行对比，所得定标系数精度分别提高98.50%、98.24%、90.21%、20.87%和98.31%。总之，此文定标系数精度较高、结果可靠，可应用于IRS B08通道。

超声红外热像检测技术的可靠性研究具有重要意义，特定检测条件下不同缺陷的检出概率是衡量检测可靠性的根本方法。文中制作了一系列含疲劳裂纹的45钢试件，实验结果表明：当检测条件确定时，裂纹区域响应热信号随着裂纹尺寸的增大而增强，响应热信号的对数与裂纹尺寸大体上呈线性关系。基于超声红外热像检测数据的统计特征，确定了回归分析模型中变量的形式，采用极大似然估计和Wald法分别给出了检出概率曲线的参数及其置信区间。研究成果能够为评价超声红外热像技术中检测可靠性提供量化依据。

通过图像灰度与温度的相关性，可以精确地得到一些领域上难以被测量到的温度。提出了基于红外靶标的图像灰度与温度的相关性分析。以自行研制的红外靶标为研究对象, 采集带有圆形目标孔的红外靶标在不同温度(60~110 ℃)下的红外图像, 再利用Matlab提取不同温度下特定区域的红外图像灰度值，从而确定红外靶标图像灰度与其温度的相关性，得其相关系数为0.962。实验结果表明：红外靶标图像中AOI(area of interest)的平均灰度与温度存在明显的相关性, 当红外靶标的温度发生变化时, 其红外图像灰度也随之发生变化，且两者呈良好的线性关系。基于红外靶标的图像灰度与温度的相关性在造纸厂草料自燃研究、医疗安全、道路施工等方面都有着较好的应用。

诸多实验证明海面辐射具有偏振特性，目前还没有有效的红外偏振成像系统的海面目标探测能力的相关理论。利用T. Elfouhaily提出的海浪方向谱模型反演出海浪高度分布；通过一种基于Monte-Carlo光线逆追踪的方法分析了海面的红外偏振辐射特性；根据Stokes矢量分量的噪声特性建立了Stokes矢量各分量的最小可分辨温差值(MRTD)计算方法；并在此基础上，利用Stokes矢量分量的MRTD与场景的表观温差(ATD)的差异建立了海面环境中的红外偏振成像系统作用距离模型。

战斗机红外对抗效能评估是**装备作战使用的关键，传统效能评估方法主要针对简单红外环境、固定作战态势和单一组件开展研究，不能充分反映红外对抗的真实性和全面性。基于此，提出了战斗机红外对抗效能评估方法，按照实战对抗过程，分成探测目标、占位和杀伤目标三个阶段进行研究，基于概率理论确定了不同阶段的概率权重，并建立了基于红外对抗全过程的效能评估方法，最终得到战斗机完成红外对抗任务的成功概率。对比分析结果表明了红外对抗效能评估方法的有效性和正确性，为战斗机红外攻击策略和防御策略的制定提供了理论依据。

在复杂海洋背景下，诱饵弹的发射对海面环境及舰船目标的干扰影响不可忽略。为了实时计算耦合的红外海洋干扰场景，利用了舰载和机载诱饵弹空时域分布特性及红外辐射模型，分析了诱饵弹在红外波段的工作特点；根据诱饵弹与海洋环境的辐射能量作用机理，利用双向反射率分布函数建立了海面面元的散射特性模型；构建了基于GPU并行运算的海上诱饵弹干扰场景渲染框架，实现了复杂海洋环境中舰载和机载诱饵弹干扰结果的实时计算；评估了舰载和机载诱饵弹对舰船成像结果的影响，并定量分析了舰船对比度随诱饵弹发射角度及观察高度的影响，为复杂海环境目标的侦查探测算法研究、诱饵弹开发提供了依据。

设计并研究了Nd：YVO₄自锁模皮秒激光器，探究了激光器的最佳锁模条件。观察并分析了自锁模皮秒激光器准周期锁模、倍周期锁模状态，研究并测量了结构紧凑的直腔自锁模激光器的输出特性。谐振腔为凹平直腔，Nd：YVO₄晶体作为激光增益介质和克尔介质，在未加其他锁模元件的情况下，实现了1 064 nm高效率连续锁模脉冲激光输出。晶体距输入镜16 mm、腔长为90 mm时，对1 064 nm透过率分别为10%、20%、30%和50%的四种输出镜下激光器的输出特性进行了对比分析。对激光器进行优化设计，输出镜透过率为10%，泵浦功率为8 W时，激光器输出功率为2.76 W，斜效率高达43.2%，锁模脉冲重复频率为1.43 GHz，激光器实现了高效、稳定的连续锁模。

3～5 μm中红外激光处于大气传输窗口，在分子光谱学、环境遥感、工业加工、空间通讯、光电对抗等领域有重要的应用前景。过渡金属掺杂II-VI族硫化物晶体可以直接实现中红外激光输出，是最有前途的技术途径之一。具有优良物理特性和光谱特性的Fe:ZnSe晶体是高效、宽带可调谐中红外激光介质的有力竞争者，介绍并分析了Fe:ZnSe晶体的光谱特性及其制备方法，综合评述了Fe:ZnSe激光技术的发展历程和最新研究进展，指出制备高光学质量的Fe:ZnSe晶体和研制3 μm波段高效、高能窄脉冲泵浦源是发展实用室温Fe:ZnSe激光器当前面临的挑战。并对实现室温高能、高功率Fe:ZnSe激光的关键问题进行了讨论。

为研究复合材料的热解问题，设计了氮气流保护条件下的低功率密度辐照实验，获得了不同辐照时间和不同功率密度下碳纤维环氧树脂复合材料层合板的热解规律。实验结果表明：试样质量损失随辐照时间持续呈单调增大趋势，但热烧蚀率却逐渐减小并有稳定趋势；试样质量损失与功率密度呈线性关系；激光功率密度的增加可提高热烧蚀率，但随功率密度的增加，试样热烧蚀率增幅减小并有饱和趋势。

激光供能无人机(LPUAV)通过激光无线能量传输进行实时能量补给，大幅提升无人机续航时间。但激光束能量分布不均匀，导致光伏接收器效率低下。通过推导串并联光伏组件在不均匀光照条件下的输出方程，针对I-V、P-V曲线、光伏电池效率及组件整体效率进行对比研究，着重分析了串并联组件效率与光照不均匀度的关系及内在机理。研究表明，并联旁路二极管的串联组件在不均匀光照下存在多峰现象，且光伏电池易受影响而偏离最大功率点，导致组件整体效率降低，而并联组件受不均匀光照影响较小，但组件电压较低。其次搭建激光无线能量传输的实验装置，进行了不均匀激光辐照下激光无线能量传输的初步研究，并对比了串并联组件的输出特性。研究结果验证了通过优化电路连接方式以提高光伏接收器效率的可行性。

利用激光驻波场操纵中性原子沉积纳米光栅结构是一种新颖的制备纳米计量标准技术，但采用传统的一维和二维方式对激光驻波场操纵中性原子沉积过程的分析缺乏纳米光栅的全貌信息，而采用三维分析方法则能给出纳米光栅的三维全貌信息，对结果的分析越精确。针对此，基于采用三维分析方法建立了激光驻波场与中性原子作用的模型，通过三维分析实现了不同原子束发散角条件下中性原子运动轨迹及沉积结果的三维仿真，结果显示当中性原子束发散角小于0.6 mrad时，所获得的纳米光栅的沉积质量较好，而超过0.6 mrad后所沉积的纳米光栅将会出现分裂现象。

针对火箭起飞过程中零时信号难以准确测量问题，提出了激光主动成像与距离选通技术相结合的测量方式，并通过求取光流的变化进而求取位移移动量获得火箭起飞的零时信号。对现有的零时信号测量方式进行了分析，确定了基于距离选通的ICCD成像方式，结合目标垂直上升的特性，提出目标轮廓与HS光流结合的抗光照干扰算法。实验结果表明：在模拟目标匀速上升过程中，在光照变化不大情况下，单独的边缘检测及单独的HS光流检测算法均能检测出目标的上升趋势；在光照变化剧烈情况下，边缘检测及HS光流检测算法均出现严重的误差，目标轮廓与HS光流结合算法排除了目标内部的干扰，得到的目标像素点位移量与真实的上升量基本一致，误差在亚像素量级，若图像帧频为25 fps，则时间精度为80 ms，完全符合零时信号提取的要求。

卫星激光测距(Satellite Laser Ranging，SLR)常利用激光大气后向散射所形成的图像来引导光束指向，而光束图像亮度随天区变化的现象在SLR站普遍存在，影响了激光对卫星的瞄准。以中国科学院上海天文台现有SLR系统为研究平台，阐明了该现象的成因，即光束图像成像光路中分光镜的效率会随偏振方向改变而变化。据此提出偏振方法，通过建立出射激光偏振方向随望远镜位置变化模型，改变发射光路中新引入半波片的角度，实现了光束图像于不同亮度的实时控制。相比使用消偏振分光镜的方案，该方法具有应用灵活、系统简单且成本低的优势，研究成果在提高激光对卫星的瞄准精度及星象图像信噪比等方面具有重要意义。

星载激光测距仪扩束系统为无焦系统，对光学装调有着苛刻的要求，装调精度是决定激光测距仪工作能力的关键因素。利用计算机辅助装调技术，确定光学系统对光学元件的敏感度和补偿调整参量。针对镜间距影响该系统性能参数的特点，提出采用高精度三坐标测量技术和双光路定心技术对扩束系统装调。最后，采用 1 064 nm干涉仪对光学系统像质进行测试，使用套孔法对束散角进行测量。测试结果表明：该星载激光测距仪扩束系统RMS优于0.225λ，束散角为0.41 mrad，满足设计要求。

为有效评估高重频对抗制导**的效果，研究干扰频率、波门宽度、编码方式和干扰时机等因素对激光高重频干扰效果的影响，首先，通过深入分析导引头抗干扰关键技术和高重频干扰机理，建立了码型识别模型、波门设置模型和高重频干扰模型；而后，设计了弹道仿真流程，基于过重力补偿比例制导导弹弹道仿真平台，评估了不同影响因素对高重频干扰效果的影响。仿真结果表明：干扰频率和波门宽度对高重频干扰效果的影响较大，频率越高、波门宽度越大干扰效果越好；LFSR状态码对高重频干扰的抗干扰性能比二间隔码好；且在干扰频率达到100 kHz时，高重频对波门宽度为20 μs的二变间隔码的干扰效率能达到100%，脱靶量达到510.4 m；而干扰时机对干扰效果影响较小。文中的研究成果可为高重频干扰装备研制和战术使用提供一定的参考和依据。

对国际上已完成的光学/红外天文望远镜进行了回顾和总结，详细论述分析了正在研制建设的下一代天文望远镜，主要包括科学目的、光学结构、搭载仪器、性能参数等。重点对下一代天文望远镜的光学设计/口径、站址/轨道进行了总结归纳，其在地基/天基协作观测、器件模块化通用化、观测结果大数据分享等方面展示了自身的技术特点和发展趋势。借鉴国外经验，结合我国实际情况可形成自身优势特色领域。同时在长期规划制定、开放民间资本等方面提出几点思考和建议。

为了保证口径为Φ320 mm的反射镜粘胶前后面形精度变化较小，同时组件的动静态刚度满足使用要求，对空间相机反射镜的胶结技术进行了研究。首先，得出了六条均布粘胶和沿芯轴外环全粘胶两种粘胶方案的具体参数，并采用有限元的方法对两种方案进行了静刚度分析与光学性能分析；其次，在反射镜裸镜面形为0.030λ(λ=632.8)时，分别检测了采用这两种粘胶方案装配后反射镜的面形精度；最后，对反射镜组件进行了振动试验。分析与试验表明：采用六条均布粘胶方案装配后，进行振动试验组件完好无损，测得一阶频率为144.194 Hz，与有限元分析相对误差为1.23%，动静态刚度满足需求，同时对比外环全粘胶反射镜面形精度提高了13.5%。结果显示六条粘胶方案更适用于Φ320 mm反射镜组件的粘结。

径向剪切干涉仪所采集到的干涉图并不直接反映原始待测波面信息，为了获得原始待测波面信息，波面重构是必要的。推导了波面重构的迭代算法，并用Matlab分别对径向剪切中不同迭代次数、不同剪切比的波面重构迭代算法进行了数值模拟，得出以下结论：合适的剪切比可以简化迭代运算，提高运算速度；与小畸变波面重构相比，残差波面PV值达到相同精度时，大畸变波面重构需要更多的迭代次数。待测波面的PV值大于10λ时，剪切比应在0.7以上，PV值大于6λ小于10λ，剪切比在0.5~0.7之间，PV值小于6λ，剪切比小于0.5。

利用菲涅尔双棱镜反射测量三维小角度的方法是一种利用成一定夹角的两面反射镜代替单块平面反射镜的改进型自准直测量方法，通过建立反射光斑位移与反射镜旋转角度的数学关系，求解获得空间三维角度变化。但是在传统菲涅尔双棱镜测角方法的建模中，物体的空间角偏转状态由一个固定顺序的动态转角过程给定，其建模方式求解结果不唯一，且转角表达不直接。针对用于在轨三维小角度测量的菲涅尔双棱镜测角法，提出了一种新的建模方式，构建了初始状态与最终状态的空间角度变化的数学关系，该模型不受转角顺序的影响，其求解结果具有唯一性，且对于三维角度偏转表达更为直接、客观，同时使得菲涅尔双棱镜三维测角法适用于更大的测角范围。最后，通过仿真计算验证了这种建模方式的正确性。

提出了一种用于火炮炮膛轴线偏离射面的角度测量的数字化测试系统，该系统基于激光跟踪仪空间点坐标测量原理，通过对火炮身管指定点三维坐标的测量，结算出调炮前后空间直线方程，从而计算出火炮偏离角，并针对目前GJB方法对火炮炮膛轴线偏离射面的偏离角度测量方法中存在的精度不高、效率低、工作人员多、结构分散等问题进行了分析。与现行GJB方法进行测量实验比较，实验数据表明使用该方法对火炮偏离角进行测量，效率和精度都有明显提高。

低温辐射计是当前光辐射功率计量的最高标准，其测量精度的评价可以通过不同低温辐射计之间的比对来完成。开展了不同定标光路的低温辐射计比对实验。实验采用中国科学院安徽光学精密机械研究所研制的陷阱探测器作为传递标准，在633 nm波段对传递探测器的光谱响应度进行了绝对标定。比对结果表明，传递探测器的绝对光谱响应度的测量一致性为3.6×10^-3，定标总合成不确定度为3.3×10^-4(k=1)，实验结果验证了两家单位低温绝对辐射计定标系统的可靠性和高精度。

R-C光学系统是现代光学工程中常用的光学系统，以某一R-C光学系统为例，对其计算机辅助装调技术进行了研究。分析了R-C系统装调理论，确定以主镜为装调基准，调整次镜五个自由度的装调方法，建立起次镜失调量与系统Zernike系数的关系，以此指导装调工作，达到明确装调方向、缩短装调周期的目的。整机光学系统的波像差RMS值优于1/10波长，达到了成像质量的要求。对相机进行实验室和地面外场成像，获得的图像图像清晰，层次丰富，验证了装调工作的正确性。

主要探究了在传感器采样频率较高(如高速相机、位置传感器)、倾斜镜动态特性不可忽略的情况下，如何基于实验数据建立开环倾斜镜系统的动态耦合数学模型的问题。分析了系统的动态特性以及输入与输出之间的耦合，提出了基于倾斜镜系统的输入输出数据、采用子空间辨识算法建立倾斜镜系统动态耦合数学模型的方法，并通过实验评估了模型的准确性和建模方法的可行性。实验结果显示，通过该方法所建立的倾斜镜动态耦合模型的VAF值达到95%，模型准确性相比传统的静态模型有了很大提高，验证了建模方法的可行性。研究成果可用于闭环倾斜镜系统优化反馈控制器的设计，提高系统对于光束偏移矫正的性能。

研究了伽马(γ)射线辐照对星上定标用硅光电二极管性能的影响。使用硅光电二极管分别接受20 krad(Si)、35 krad(Si)、50 krad(Si)总剂量的γ射线辐照，对比了器件在不同辐照剂量下暗电流及光谱响应度的变化。结果显示在35 krad(Si)以下剂量照射下，硅光电二极管暗电流及光谱响应度均未发现明显的变化，在50 krad(Si)剂量照射下，参试样品出现暗电流增加的现象，但该变化在定标器应用过程中带来的影响可以忽略。试验结果表明，参试的硅光电二极管在空间辐照环境下具有良好的稳定性及可靠性，可以作为在轨定标器可见波段探测单元备选器件。

SPASER是所报道的最小的、第一个在可见光或更宽的波长范围内工作的纳米级的有源器件。采用双稳态方法，将SPASER技术引入到改进的MIM波导结构实现表面等离子波放大器的设计，理论上采用SPASER的激光理论的Bloch方程推导得出：泵浦速率小于阈值时，增益介质反转粒子数保持为0，在泵浦速率大于阈值时，反转粒子数随泵浦速率线性增长；系统的几何特性完全由本征模式函数描述，在给定本征模式下，其性质完全取决于材料参数；选择合适的材料参数，可以使各状态的驰豫特征时间都在亚皮秒量级。模型计算结果表明：改进结构不会改变SPPs的强局域化特性；器件解决了SPASER内反馈造成的表面等离子净增益消除的难题。 研究成果可应用到生物传感、波谱检测、显微成像、超快通信等领域。

提出了一种宽带近红外表面等离激元逻辑与门纳米结构。两个输入端由相互平行的狭缝天线构成的近红外宽带定向表面等离激元耦合器构成。这种放置在圆弧上的耦合器阵列纳米结构在径向偏振光照射下表面等离激元具有聚焦特性。两个相同的这种圆弧形纳米结构产生的表面等离激元聚焦光斑分别由两个槽型波导传输到输出端叠加干涉。在发生线性干涉时，两个振幅相同，偏振方向一致，相位差为零的表面等离激元干涉强度为单个圆弧形纳米结构产生的表面等离激元强度的4倍。理论分析了结构和器件原理，并用时域有限差分法软件模拟了输入输出逻辑关系以及宽带特性。

制备研究了钴铁磁体/碳和镍钴铜铁磁体/碳复合纳米材料，测试并根据朗伯-比尔定律计算了在紫外/可见光(200~800 nm)和红外波段(2.5~25 μm)的质量消光系数，结果如下：铁磁体/碳复合材料焙烧后红外消光性能都有所提高，镍钴铜铁磁体/碳质量消光系数能达到0.36 m²·g^-1，在3~16 μm波段大于0.15 m²·g^-1。镍钴铜铁磁体/碳与乙炔黑混合比为5:1时，质量消光系数达到1.25 m²·g^-1，在3~5 μm和8~14 μm均高于0.90 m²·g^-1。在紫外/可见光波段，铁磁体/碳复合材料都达到了良好的消光效果。探讨了材料在紫外/可见光和红外波段的主要作用机理。 采用“弓形法”测试2~18 GHz波段反射率，结果表明：碳纤维在加入铁磁体/碳复合材料后，反射率曲线明显向低频移动，增加了吸波频宽。

为评估分集收发技术在近海面激光通信系统应用中对大气湍流扰动的抑制作用，设计了基于对多路1 550 nm激光光斑同步采集的验证实验方案。采用由时统终端触发的FPGA+多核DSP架构的实时图像处理系统实现目标中心位置的提取与目标灰度和的统计，进而得到激光从发射端至接收端的到达角起伏方差和闪烁指数。分别比较了等功率条件下单路发射和双路发射间、双孔径接收与等效单孔径接收间的到达角起伏方差和闪烁指数，同时比较了不同跨距下双孔径接收的效果。实验表明，在发射功率相同的情况下，与单路发射相比，双路发射能够有效地抑制因大气湍流扰动产生的到达角起伏和光强闪烁；在接收面积相同情况下，双孔径接收较单孔径接收所产生的到达角起伏与光强闪烁更弱，且在一定范围内，双孔径间的跨距存在最优值。

针对传统自抗扰控制器的扰动补偿效果随着扰动频率增加迅速下降的问题，提出了一种基于改进的线性扩张状态观测器的自抗扰控制方法。该方法首先对粗跟踪进行系统分析、简化及辨识；然后对线性扩张状态观测器的观测原理进行详细推导与论证，从理论上指出其不足，提出了一种改进的线性扩张状态观测器；最后将改进的算法与PID调节器相结合，实现了粗跟踪的自抗扰控制。实验结果表明：针对幅度在1°、频率在0.5~2.5 Hz间的外部位置扰动，传统的自抗扰控制器随着扰动频率的增加，扰动隔离度下降非常明显，2 Hz时的提升程度仅为0.5 Hz处的9.5%；而采用改进的算法使扰动隔离度至少提高了4.146 dB，且随着扰动频率的增加，扰动隔离度的提升非常稳定，2.5 Hz时的提升程度与0.5 Hz处几乎一致；此外，该方法有较好的鲁棒性，允许被控对象在20%的范围内变化。理论分析、仿真分析、物理实验均证明该方法的有效性，对类似的光电跟踪系统有一定的参考价值。

阈值的准确设定是有效降低φ-OTDR分布式光纤扰动传感系统误报和漏报率的关键。针对该问题，提出了一种基于选择性平均的φ-OTDR分布式光纤扰动传感系统阈值算法，采用相关差值预挑选的方式确定信号模板，进行阈值模板匹配。理论和实验研究表明：提出的选择性平均阈值算法，能够更有效设定阈值，提高信噪比，降低φ-OTDR分布式光纤扰动传感系统的误报和漏报率，与直接平均和移动平均阈值算法相比，所提出的选择性平均阈值算法将误报率分别降低了5%和3%，漏报率均降低了2%；信噪比分别提升了2.55 dB、1.1 dB。所提出的算法有助于提高φ-OTDR分布式光纤扰动传感系统在实际应用中可靠性。

航天器在轨运行过程中，由于内部存在多种活动部件，会使结构体产生微小角振动，微小角振动呈现振幅较小、频率较高的特点，微小角振动会造成光学载荷成像质量的下降。光纤陀螺从组成原理上具有宽频带和高灵敏度的特点，能够输出采样周期内的角度增量，可以作为微小角振动测量部件。但是，基于航天器整体时序的综合考虑，无法对光纤陀螺进行均匀采样，提出了非均匀采样条件下的频谱分析方法，将经过非均匀采样得到的整周期时间序列进行傅里叶变换，得到原始信号的幅值和频率，进而实现微小角振动的高精度检测。通过数字仿真和六自由度微振动台试验验证了上述方法的可行性，检测精度优于0.04″。

宽谱段高分辨率低温成像光谱仪可对星际矿物成分、大气成分进行有效识别，但由于深空探测目标温度很低，为了抑制光谱仪自身噪声，提高分辨率，需要红外谱段工作在几十K的低温环境下，这对制冷系统设计提出了严峻的挑战。在调研国外用于金星、彗星探测的可见/红外成像光谱仪(VIRTIS)制冷技术的基础上，对宽谱段高分辨率低温成像光谱仪制冷系统进行了设计与仿真分析，仿真结果显示M和H探测器部件温度梯度非常小，约为4×10^-2 K；探测器工作温度≤70 K；M和H部件壳体温度为130±1 K；框架温度为200±1 K，符合制冷系统设计要求。研究成果对在深空探测领域具有通用性的低温高光谱成像系统中制冷系统的研制具有一定的指导意义。

对空间大口径红外相机整机光谱响应测试方法进行介绍，建立空间大口径红外相机整机光谱响应测试系统。该测试系统包括：可见及红外光源、单色仪、标准探测器、数据采集系统、平行光管、真空罐、二维转台及待测相机。待测相机的波段集中在H₂O、CO₂等吸收波段，为了消除大气吸收波段对待测相机的影响，需要将平行光管、待测相机、转台等置于真空条件下，并向单色仪中通入氮气稳定后进行测试。整机试验结果表明，通入氮气后光谱测试精度大大提高，大气吸收波段光谱可准确测试。

有效的星载超光谱图像压缩技术对于解决超光谱图像实时传输极为重要。针对超光谱图像传统的联合编解码算法的不足，提出了一种基于分布式信源编码(Distributed Source Coding，DSC)的超光谱图像无损压缩算法。为利用超光谱图像的局部空间相关性，将超光谱图像进行分块处理；引入多元线性回归模型构建编码块的边信息，并为每个编码块选取最优的预测阶数，以有效利用超光谱图像的局部谱间相关性。根据(n，k)线性分组码的原理，通过多元陪集码实现超光谱图像的分布式无损压缩。实验结果表明：该算法能够取得较好的无损压缩性能，同时具有较低的编码复杂度，适合星载超光谱图像的压缩实现。

掌握背景在椭圆轨道红外监视平台成像特性是开展红外图像数据处理的基础。首先，构建了椭圆轨道红外监视平台的几何投影模型和信号传递模型，给出了红外传感器的成像模型；其次，分析了平台姿态、背景本体相对运动、卫星轨道等因素对背景成像特性的影响，并推导给出了相关数学影响模型；最后，通过仿真试验验证了数学推导模型的正确性，并给出了背景成像特性的综合仿真结果。分析结果表明：椭圆轨道红外监视平台探测图像中，背景呈现出了新特性，对红外图像数据处理提出了新要求。

分析了已有图像配准算法在遥感图像拼接配准方面面临的问题。根据空间相机TDICCD交错拼接的成像特点，提出了一种基于同名点轨迹追踪的成像拼接配准模型。通过建立辅助空间坐标系下的中心投影共线方程，将像点、摄像中心、景物点建立严谨的数学关系，可精确实现对同名像点在像面上的轨迹追踪。结合TDICCD在像面上的位置约束，计算图像上同名像对的纵向偏差像元数和横向偏差像元数。最后结合相机在轨所成条带图像和卫星辅助数据进行分析，选取多组像点进行配准，同名像对配准误差小于1 pixel，经验证模型算法可行。相比传统的遥感图像配准算法，该方法不需要已知图像内容，为一种严格的几何意义上的配准，具有很强的适应性和预测性，已应用在型号相机的地面复算，易移植应用于其他类型空间相机的图像配准与拼接。

利用研制的一套具备昼夜测量能力的新型车载大气探测激光雷达系统为试验工程和环境监测提供应用研究。该激光雷达系统由水平测量模块和垂直测量模块构成，可通过接收激光与大气中气溶胶粒子、水汽分子、氮气分子作用的米散射和拉曼散射信号，反演大气水平能见度、垂直的气溶胶消光系数和水汽混合比。并可实现昼夜连续观测,实际测量结果与对比实验表明，大气水平能见度的测量误差小于10%, 6 km以下垂直大气气溶胶的测量误差小于10%，水汽的测量误差最大不超过20%，能够满足大气参数测量的实际需求。

为了进一步提升机动平台的遥感侦查能力，在惯性稳定平台的基础上，结合光电探测信息通路中的快速反射镜，构成惯性/光机复合指向系统，借助快返镜的快速运动补偿惯性稳定回路的伺服误差，可有效提高探测光轴的稳定精度与指向跟踪的机动性能。将惯性稳定回路与快反镜控制回路转化为平行的双入单出系统，针对两者作用频带与作动范围的差异，提出一种惯性/光机复合指向控制方法，解决系统中惯性稳定机架指向与快反镜指向叠加的稳定性匹配和频带分解问题，从而提升光轴的稳定精度和机动性能。仿真结果表明：加入了快反镜的惯性稳定平台的误差有显著减小，其跟踪误差量从0.018°减小到0.005°以内，验证了控制器设计的有效性。