为了改善光电精跟踪系统的动态响应特性，采用预先修正方法对快速执行器件音圈电机快反镜进行优化控制。在快反镜的闭环控制回路中增设前馈环节，根据目标探测与识别环节给出的脱靶量实施预测式调节控制，以加快执行速度;介绍了基于快反镜的光电精跟踪系统的一般构成与工作原理，给出了音圈电机快反镜的闭环控制模型，并执行了前馈-反馈控制方法; 搭建了包括目标模拟、目标成像探测与识别、目标快速跟踪等功能部件的实验系统，对上述方法进行了实验测试。结果表明，系统延迟由2.9 ms缩短至0.8 ms，系统带宽由20 Hz提高至45 Hz。该方法可以大幅压缩光电精跟踪系统的时间延迟，提高系统带宽。

为了解决大视场红外告警系统中目标定位精度较差的问题, 采用一种基于主动标志物的多项式拟合法, 对大视场红外告警系统中目标方位提取进行了理论研究和实验验证。利用高温陶瓷加热片模拟红外目标, 通过高精度2维转台获得相机姿态角与目标中心坐标的对应数据点集, 采用二元高阶多项式对目标方位信息进行拟合, 实现了大视场红外告警系统中目标高精度方位提取。结果表明, 该拟合方法的角度误差在±0.1°以内, 目标定位精度较高。这一结果有助于大视场红外成像中目标方位的提取。

为了对“反猫眼探测”技术的效能进行量化及客观评价, 本文提出一种基于目标回波图像处理的“反猫眼探测”效能评价技术, 利用计算窗内图像质心变化作为目标可探测性判据, 通过对“反猫眼探测”技术改进前后的目标进行对比实验, 对其最大可探测距离及相同探测距离上最小照明激光功率的等效能评价参数进行了相对测量, 实现对“反猫眼技术”效能的量化评价。对评价系统的原理进行分析、设计了原理样机并以 “反猫眼探测”技术改进前后的瞄准镜作为目标进行了外场实验。实验结果表明, 当测试距离由500 m变为1 km时, 最小照明功率的下降率变化1.5%; 当照明激光功率由500 mW变为300 mW时, 最大探测距离增加率变化1.8%。由此证明本文所提出评价方法在不同实验条件下所得出结果一致性较好, 可客观、准确地反映“反猫眼探测”技术的效能, 从而为相关领域研究提供支持。

为了解决传统比例-微分-积分(PID)控制器在精密光束指向系统（FPB）应用中存在的控制精度与超调量之间的矛盾, 并使其可在现有控制系统硬件平台中应用, 设计了一种数字复合PID控制器。该控制器采用了传统PID、前馈补偿以及抗积分饱和算法三部分综合而成, 在控制器复杂性和处理时间不显著增加的前提下, 缩短了调节时间及过冲, 改善FPB系统的指向精度及动态特性; 对该控制器的结构进行了分析, 并与采用传统PID控制器的FPB进行了对比试验。结果表明, 在相同的实验条件下, 采用复合PID控制器的FPB系统与采用传统PID控制器的FPB系统相比, 调整时间缩短了约11.4%, 最大超调量从12.7%降至1.8%。在现有计算能力受限的控制系统平台上, 可实现FPB系统性能的有效提升。

为了满足特殊视数据格式的红外成像设备图像采集与测试的相关需求，开发了一套低成本PCI总线图像采集系统。该系统采用现场可编程门阵列(FPGA)芯片作为主控芯片，实现信号接收、数据处理，之后通过PCI9054将数据传送至系统上位机，上位机根据通信协议识别图像数据帧头与帧尾所在位置，并完成图像的重建与显示。实验测试结果表明，系统能够稳定实时采集100 fps的16 bit深度128×128的红外图像，满足对自定义差分输入视频信号开展实时图像采集、存储与显示的设计使用要求。

基于光的干涉理论, 对多芯线阵光纤激光通过相干合成进行角度扫描的原理进行了研究。利用相干合成模型, 用MATLAB分别对信号无噪声与含有随机相位噪声时的合成效果进行了数值仿真计算, 分析了通过主动相位控制对合成光进行角度扫描的可行性; 基于MOPA 结构光纤激光线列搭建了相干合成角度扫描控制系统。通过实验验证了在多路光纤激光完成锁相后, 若依次等比改变各芯激光的相位可以实现主极大条纹连续的角度扫描, 扫描范围与模型中计算所得结果基本一致, 实验结果与理论计算相符。该方法的探索研究对线列光纤激光的相干合成应用拓展有一定的指导意义。

基于碲镉汞红外焦平面探测器的结构与其材料热力学相关特征, 描述了激光辐照碲镉汞红外焦平面探测器造成的损伤机理。根据相关的辐照环境和条件, 通过有限元分析法建立了三维仿真模型。基于COMSOL Multiphysics软件仿真了碲镉汞红外探测器受到波长10.6 μm的激光辐照时, 探测器各部分的温度变化及应力变化情况; 通过数值分析方法, 比较了碲镉汞探测器在经过光斑面积相同。功率不同的激光辐照后, 其表面径向及内部轴向的温度场变化及应力场变化情况。仿真结果表明: 在经过106 W/cm2的连续激光辐照后碲镉汞探测器表面温度与应力快速升高, 造成探测器表面损伤, 同时探测器被辐照部位的温度变化也导致其内部局部应力值变化。将碲镉汞探测器的应力损伤阈值及变化趋势与文献中相关实验数据进行对比, 发现二者结果基本一致, 验证了模型的可行性。

围绕长波红外偏振成像系统的硬件研制、系统校正和基本性能指标测试 3方面工作，构建了较为完整的成像技术方案：从方案选择、系统组成、光学部件、电路原理介绍了系统的硬件研制；分析了系统四通道响应非一致性的来源，阐述了分段线性校正法的基本原理，并展现了其对四通道红外图像的校正效果；通过实验测量得到单通道 NETD值约为 60 mK，并绘制了单通道 MRTD性能曲线，基于对应特征点统计得到了系统成像中心位置偏差约为 4个像素，图像配准误差约为 1.2个像素。最后，给出了车辆目标的长波红外偏振信息解算图像。