针对航空平台气动光学效应影响航空平台激光通信系统性能的问题，研究了航空器在不同飞行速度和海拔条件下，气动光学效应对激光通信系统通信光传输性能的影响。采用大涡模拟方法分别模拟了在不同飞行速度、海拔下激光通信系统周围的气动流场，计算得到流场的密度变化分布，并根据密度数据建立折射率场，采用龙格-库塔方法求解光束传播方程并进行光线追迹，计算并分析了通信光束经过气动流场后的全视场光程差分布和斯特列尔比。仿真计算结果表明：随着飞行速度的增大，流场密度的变化更为剧烈，光程差逐渐增大，斯特列尔比降低；在飞行速度相同的情况下，随着海拔的增加，流场密度波动减小，光程差减小，斯特列尔比有所提升。所研究成果对补偿机载激光通信过程中的气动光学效应产生的影响以及获得更好的通信质量具有一定指导意义。

矢量像差理论表明, 一个已经校正过初级像差的光学系统, 在微小失调量状态下仍会出现特定的像差表现, 而工作在恶劣环境下的机载、星载光学系统这种情况尤为明显。波前编码技术已被证实对一阶、三阶像差有一定的钝化作用, 基于波前编码原理, 从矢量像差的角度研究了三次相位板对光学系统失调产生像散的钝化作用, 并以卡式折反系统为例做了仿真验证。研究显示, 波前编码计算成像系统对于元件倾斜引起的失调像散不敏感, 系统轻微失调时仍能保持良好的成像效果, 这对于降低光学系统的装调难度以及增强机载、星载光学系统的环境适应性具有一定的意义。

针对光电稳定平台的建模不确定性和未建模不确定性问题, 提出一种基于扰动估计的自适应鲁棒控制算法。该算法将自适应鲁棒控制(ARC)和干扰观测器(DOB)相结合, 并将干扰观测器得到的扰动估计值融合进自适应鲁棒控制算法设计中, 利用自适应鲁棒控制的参数自适应律对其进行自适应补偿, 进一步提高光电稳定平台的稳态精度。仿真结果表明, 所提算法与直接采用传统DOB前馈补偿相比具有超调量小、调节时间短的优点, 并且有效地提高了光电稳定平台的扰动抑制能力。

压电陶瓷驱动的快速反射镜具有优良的动态性能, 能够满足高精度定位的任务需求, 但其固有的迟滞特性严重影响了其性能的进一步提高。基于PLAY算子的迟滞数学模型具有结构简单、便于数学求解、模型精度较高的优点, 但模型参数需要通过系统辨识得到, 并且其逆模型参数辨识存在物理量不易获得、误差较大的不利条件。利用几何法, 提出了一种求解PI逆模型参数的算法。实验证明该算法动态性能好、模型精度较高, 同时基于该算法的PI逆模型前馈控制较好地解决了压电陶瓷驱动的快反镜迟滞效应补偿问题。

拼接光窗在气动保形、电磁隐身、大尺寸等方面均具有较好的性能，但由于子光窗间状态不一致，导致各区域入射波前分离并产生附加光程差，系统点扩散函数(PSF)随之退化，从而使得成像图像模糊，因此,分析拼接光窗对成像质量的影响对于高性能机载光电探测系统的开发十分必要。通过图像数值仿真，对拼接光窗影响光学成像的因素逐一进行分析并确定图像特征和形成原因。同时给出了一个设计实例，对合理确定子光窗加工精度和面形精度的方法进行说明。

分析了影响光电侦察系统分辨能力的基本链路要素, 给出了一种通用性能预测模型的建立方法, 建立了红外光电侦察设备分辨能力计算模型, 并以最小可分辨温差(MRTD)作为最终评价指标。用一个具体实例进行了数值仿真计算, 说明了模型的适用性。

针对640×512阵列双波段制冷型探测器, 设计了一套双波段红外光学系统, 用于机载红外搜索跟踪系统。该光学系统采用锗、硒化锌和硫化锌组合, 实现了消色差和消热差设计, 通过引入非球面和构型优化, 很好地校正了系统的高阶像差, 简化了系统结构。光学系统仅由8个镜片构成, 工作波段为3.7~4.8 μm和8~9.4 μm波段, F数为2, 焦距360 mm, 视场2.54°×2.03°, 满足100%冷光阑效率。像质评价结果表明, 光学系统在-55～+70 ℃温度范围内, 双波段成像质量良好。非均匀温度场分析表明, 光学系统温度梯度容忍性较好。

针对非线性动态系统的扩张状态观测器(ESO)参数整定问题, 建立了基于BP神经网络的参数整定模型。采用在线梯度下降法进行网络训练以保证对动态系统的学习能力,并引入了IDBD算法,利用输入数据的信息和学习过程中的经验实现学习速率的自适应调整, 以改进在线梯度下降法的适应性。数字仿真表明, 该参数整定模型较传统的参数整定模型具有动态性能好、精度高等优点, 能够提高非线性系统扩张状态观测器参数的动态整定精度, 进而在一定程度上改善自抗扰控制器的系统控制性能。