在靶场试验任务过程中, 光电经纬仪自主稳定跟踪目标是最核心及关键的环节。目前, 利用单一信息源跟踪模式难以适用于不同的靶场任务类型与环境特点。以靶场光电经纬仪跟踪系统为研究平台, 结合跟踪运动过程中实时测量的本机或外部的数据信息, 提出了利用多种光测信息源融合跟踪方法和相应数据处理算法。通过融合跟踪仿真实验获得跟踪最大估计误差为2.49′, 估计随机误差为8″, 满足光电经纬仪试验任务跟踪精度要求,证明了该方法可有效保证跟踪过程的稳定性与可靠性。

针对水下高速目标出水初段轨迹特点, 提出了利用近距离光电复合引导激光测距仪与高速摄像设备同步观测的测量方法;构建了测量装置, 分析了满足一般测量要求各设备的指标设计要求; 论证了该技术方案实现的可行性;对测量装置的轨迹测量精度进行了初步的估算, 结果表明该方法能满足测量要求, 为高速目标出水初段轨迹近距离测量和实况观测提供了一个重要手段, 具有较大的**应用价值。

红外成像测量设备装载在飞机平台上测量地面目标，首先要解决的问题就是平台抖动及环境变化对设备稳定跟踪和成像清晰度的影响。本文针对机载平台抖动对设备跟踪测量的影响，采用被动隔离加主动陀螺稳定控制的技术，通过被动减振器隔离高频扰动，框架伺服系统抑制低频扰动，确保设备稳定跟踪、清晰成像。针对地面与空中环境温度变化对红外光学系统的影响，在光学镜头的设计中采用无热化补偿措施和调焦量补偿控制，确保设备清晰成像。通过仿真计算和外场测量证明，本文研究的减振措施合理有效，采用该措施研制的设备跟踪稳定、成像清晰，能够满足不同平台的挂飞测量任务。

针对精确制导中目标的自动识别、稳定跟踪与抗干扰需求, 提出了一种基于激光雷达与红外数据融合的目标识别与抗干扰方法。首先采用一致性点漂移(CPD)算法对目标在不同图像中的轮廓特性进行匹配, 完成了激光与红外图像的配准; 然后利用红外图像中目标的能量和形状信息、激光图像中的距离信息完成激光与红外图像的决策级融合; 最后利用改进的核相关跟踪算法完成目标的跟踪与抗干扰。通过激光雷达与红外仿真数据的实验, 验证了文中方法在目标跟踪与抗干扰性能上的有效性。

惯量耦合、摩擦、电缆柔性、质量不平衡等不确定因素会导致稳定跟踪平台性能的下降，如何对平台各种不确定性扰动进行有效抑制已成为高精度稳定跟踪平台的首要任务之一。以滚转俯仰式红外导引头稳定跟踪平台为研究对象，利用扩张状态观测器对不确定扰动进行测量和分析，并基于鲁棒H_∞理论设计了扰动抑制算法。仿真结果表明，该方法与经典频域方法相比能够进一步提高系统对扰动的抑制能力。

分析了星间激光通信双向跟踪过程中，影响链路稳定性的主要因素。通过对终端跟踪误差角度的面阵探测建模,综合考虑接收端信噪比影响，分析了双向光束跟踪过程中的迭代收敛过程，推导出了更接近链路实际情况的稳定跟踪约束条件理论公式。通过仿真验证对理论分析结果进行了优化，并通过地面模拟实验，验证了结论的准确性。上述工作对今后的卫星光通信链路系统优化设计具有重要参考意义。

由于理论上的局限性, 逆向复合模板匹配算法难以在末制导阶段的高动态环境下实现对目标的稳定跟踪。针对这一问题, 本文提出一种基于多分辨率运动先验的逆向复合跟踪算法。算法将跟踪问题分为离线训练和在线跟踪两个阶段。在离线计算阶段, 将目标运动的幅值按 “coarse-to-fine”的顺序划分为多个层次 ,并采用分层训练的方式获得多分辨率先验误差雅可比矩阵。将该先验知识应用于逆向复合跟踪算法, 能够在不增加在线计算复杂度的前提下实现对地面固定目标的实时稳定跟踪。对比实验证实, 在高动态环境下, 算法具有良好的收敛特性, 同时, 对目标图像的旋转、尺度缩放和光照变化等干扰因素也具有良好的稳定性。

为了提高光电稳定跟踪平台伺服性能, 针对车载光电稳定平台的扰动特点, 依据自抗扰控制算法的分离特性, 提出一种含有积分补偿项的自抗扰控制伺服系统, 系统对指令信号安排过渡过程, 即采用最速控制方案。实际摇摆测试结果表明:设计的自抗扰控制伺服系统既保证了车载光电稳定平台稳定误差为0.129 mil(1σ), 又提高了平台的自动跟踪性能, 是一种可应用在稳定跟踪平台系统中的理想控制器。

为实现机载光电平台的实时高精度稳定跟踪控制，提出了一种基于改进干扰观测器和模糊逼近的复合自适应补偿控制方法。首先，根据系统的机械结构特点分析了各框架间的运动学耦合关系；考虑到载体扰动的影响，提出了一种基于速度信号的改进干扰观测器结构，并分析了它的工作原理和鲁棒稳定性。然后，针对机械系统中普遍存在的摩擦等干扰现象，设计了基于模糊逼近的复合补偿控制策略以保证系统的跟踪性能。最后，利用Lyapunov稳定性理论证明了系统的全局稳定性和跟踪误差的渐进收敛。实验结果显示，该控制方法具有较高的稳定精度，其跟踪误差可达μrad数量级，表明该方法可以有效地抑制载体扰动的影响并且具有良好的跟踪性能，是可行有效的。

在机载四框架二轴稳定跟踪平台机理分析的基础上，对其速率回路的校正器设计问题进行了机理研究。针对传统的PI校正抗干扰性能差的缺陷，在内模控制与H∞控制结合的基础上，提出一种新的内模H∞控制器设计方法。该方法不仅保留了内模控制方法所有的特征，而且结合H∞控制方法对整个闭环系统进行设计; 推广了H∞控制的实用性和应用性，可用于同时对稳定系统和不稳定系统进行控制器设计; 达到预先指定的控制性能指标。经仿真验证表明：采用内模H∞控制方法不仅具有更好的抗干扰性能，同时也改善了高阶系统的动态性能。