无人机以其机动性强、高效费比、无人化等独特优势搭载光电对抗系统应用于无人化电子战，夺取战场主动权，是目前光电对抗发展的热点。分析光电侦察告警、电子压制与干扰、光电隐身等光电对抗技术在无人机平台的应用，重点从小型化、轻型化、标准化等方面论述无人机平台光电技术发展的趋势，展望了无人机蜂群技术，以及智能化光电对抗体系在未来复杂战争环境中，发挥光电对抗作战效用的前景。

现代战争要求战场目标搜索设备能够在机动条件下实现快速自动搜索、发现、识别远距离目标，并对敌方目标进行威胁排序，将目标的坐标进行精确定位后把目标信息传递给后方。提出了一种新型综合的特种车辆观瞄系统，对其5个组成部分——全景组件、可见光连续变焦组件、高性能红外热像仪组件、智能控制组件、云台光机组件进行研究与设计，并对系统的组成、原理以及关键技术作了论述。样机研制后的功能试验和精度测试结果表明，综合观瞄系统原理正确，可靠性高，稳定精度可达0.06 mil（1σ），快速反应能力强，为特种车辆实现城市反恐提供了一种性价比高的观瞄系统。

随着科学技术的发展日新月异，红外侦察设备已越来越广泛地应用于机载平台。典型机载红外设备红外传感器和激光传感器作用距离存在着明显的不匹配问题，对超远距离目标无法精确定位。为实现距离缺失条件下远距离或超远距离目标的高精度定位，提出了多平台协同探测无源定位方法。仿真结果表明，多平台协同探测无源定位算法可有效实现高精度目标定位，其定位精度约为7%R，优于传统到达时差定位（TDOA）和到达方向定位（DOA）等方法。

依据机载光电武器小型化、轻量化的发展需求，设计了一套激光红外共光路光学系统。其中红外系统波段为3 μm～5 μm, F数为2，采用中波640×512 pixel的面阵探测器, 像元尺寸为15 μm×15 μm，激光发射与红外光路共用望远系统，光学系统利用立方棱镜实现方位360°和俯仰0°～90°范围的扫描，采用共光路设计可减小光路中反射镜和透镜等零件的尺寸，具有结构紧凑、质量小等特点。重点针对共光路中光学元件引入激光后向散射的问题，采用CODE V和LightTools联合优化的方法避免其影响，保证光学系统成像性能优良。

传统的红外成像反舰导弹的干扰策略如热焰弹和烟雾等已经不能很好地应对新型红外成像反舰导弹的威胁，针对该问题，设计一种在舰船表面不同分区施加水幕来对抗红外成像反舰导弹的策略，采用建模仿真的方式开展了水幕对红外成像导引头干扰效果的研究。建立综合考虑海天背景的舰船红外辐射仿真模型，结合典型图像识别算法，分析制定了不同的水幕施加策略，利用仿真模型研究在一定距离不同策略下红外成像导引头对目标识别的成功率；根据识别结果和算法原理对水幕施加策略进行优化，优化后的分区水幕施加策略可使导引头对目标的识别成功率下降约60%。最后通过在现实场景中搭建的降温缩比试验装置验证了水幕的降温效果。

挠性支承是快速反射镜的关键部件，介绍快速反射镜挠性支承的运动学设计。根据约束和自由度的空间关系确定挠性支承的约束和自由度模式，利用细杆作为约束元件构造4种快速反射镜挠性支承，并以此为依据对现有快速反射镜机构进行分类，获得两种新型挠性支承结构。研究结果可为机构选型、优化和工程设计提供指导和依据。

仿人眼扫描具有旋转与尺度不变性、背景信息压缩及变分辨率信息采集等优点，但传统的仿人眼扫描方法存在系统结构复杂、扫描速度慢等缺点，提出一种基于透镜畸变实现扫描环增长，采用阿贝棱镜旋转实现对目标视场扫描的仿人眼扫描方法。利用透镜畸变对不同视场下入射光斑进行放大，进而实现仿人眼光斑结构。通过物像关系求解透镜初始参数，将仿人眼扫描光斑的环间增长系数作为透镜畸变优化目标函数，对透镜参数进行非球面优化，获得透镜结构参数。设计的仿人眼扫描系统焦距为14.24 mm，工作距离为25 mm。仿真结果表明：入射高度为20 mm的1×16线阵激光能够对直径为27.66 mm的像面实现16环仿人眼扫描，扫描光斑的最大环增长系数为1.08。相比于传统仿人眼扫描方式，此文提出的方法具有成本低、结构简单、扫描速度快等优点。

为适应单兵平台的需求，设计了一款\begin{document}${1^{\times } \sim{8^{\times }}}$\end{document}紧凑型连续大变倍比枪瞄镜。阐述了紧凑型连续大变倍比枪瞄镜的设计方法及思路，根据设计指标进行物镜、中继系统、目镜的指标分解及高斯光学计算，初步评估整体光学系统的包络尺寸和复杂程度，依据高斯光学计算结果对枪瞄镜各组成部分单独进行光学设计和评价。解决了连续大变倍比枪瞄镜设计过程中大变倍比中继系统的倍率选择，等效物镜与目镜的光瞳匹配，以及中间像面分化板处的像质评价等问题。最终的设计结果表明：枪瞄镜物镜口径\begin{document}$\phi 24\;{\rm{mm}}$\end{document}，目镜口径\begin{document}$\phi 36\;{\rm{mm}}$\end{document}，光学系统总长228 mm，高倍端偏心（0.01 mm）引起的瞄线误差约为20″。系统结构紧凑，成像质量优良，满足目视光学仪器的使用要求。

利用硫系玻璃与二元衍射面设计一款基于12 μm非制冷长波红外探测器（1 024×768 pixel）的红外消热差系统。该系统由3片玻璃构成，焦距为75 mm，F数为1，系统总长97 mm，系统总质量203 g。利用ZEMAX进行仿真分析，仿真结果表明：在−40 ℃～50 ℃温度范围内，系统奈奎斯特频率（42 lp/mm）处的MTF 均大于0.37，接近衍射极限；在−70 ℃～70 ℃温度状态下系统奈奎斯特频率（42 lp/mm）处的MTF也可以满足使用要求。该系统具有相对孔径大，全视场像质优良，结构轻量化，工艺性良好等特点。

针对现有星载扫描光谱成像中无法同时实现高通量、高光谱分辨率的问题，提出采用法布里珀罗（FP）微阵列与压缩感知光谱成像方法。该方法通过在成像探测器前加FP微阵列，FP微阵列调制器每一单元对应不同高度，进而对输入光信号进行调制得到不同的光谱响应。结合扫描和压缩感知复原算法，最终获得高光谱图像数据立方体。该系统光谱范围为400 nm～700 nm，光谱通道数高达700个。通过仿真激光入射光谱与压缩感知重构光谱进行对比，仿真均方误差（MSE）为0.002。此外，通过实验对两个不同颜色的单色光光谱进行重构，实验结果与标准光谱仪测得的光谱基本一致，验证了该方法光谱重构的可行性。该方法可广泛应用于高通量、高光谱星载或扫描光谱成像测量中。

在地面、海面、天空复杂背景下对红外小目标稳定跟踪是亟需解决的难题。为兼顾鲁棒性和实时性，以判别尺度空间跟踪算法为基础，应用可有效表征目标区域灰度突变特性和目标形状信息的广义结构张量算法作为特征提取方法。改进后的算法更适用于红外图像快速处理，能提高跟踪鲁棒性，且计算量小、效率高，目标特征维度低。为提高跟踪稳定性，依据置信度决定跟踪模型更新，避免模型被错误样本干扰。与判别尺度空间跟踪算法相比，所研究算法在准确性、实时性、鲁棒性方面均具有显著优势，且实现300 fps的跟踪速度@256×256像素图像。

针对地基可见光观测图像中存在的杂散光干扰问题，提出了一种基于星图亮度先验的杂散光噪声去除方法。首先，通过分析杂散光形成的原因及其在星图中的空间分布特征，建立星图在杂散光干扰下的退化模型；然后利用星图的亮度先验，估计大气的深度信息并去除分布不均的杂散光噪声；最后，在地基光学望远镜拍摄的实际星图上进行验证。与现有的算法相比，对于受不同程度杂散光干扰的目标，该方法在背景抑制和目标信杂比提升上均获得了更好的实验效果。其中，针对序列星图中信杂比为2.05以上的空间目标，处理后能够获得7.39以上的信杂比增益和1.92以上的背景抑制因子。

基于光电传感器的低慢小无人机探测系统能够快速准确地发现并识别无人机目标，但远距离非合作无人机目标在图像中像素比重过小，特征退化较明显，使识别率大大降低。图像超分辨技术能够从低分辨率目标图像区域中获得高分辨率图像并恢复更多的细节特征，现有超分辨技术很难在保证推理速度的前提下兼容图像的高低频特征，因此为了满足探测系统的需求，基于FSRCNN（fast super-resolution convolutional neural network）的特征提取与非线性映射网络结构并结合多尺度融合，提出一种包含4分支的轻量级多尺度融合超分辨率网络，能够在超分辨率图形中兼容高低频图像信息，且参数量较低，实时性高。经实验结果表明，该算法能够更加快速高效地重建出高分辨率的无人机轮廓与细节；在YOLOV3检测效果的实验中，该算法能够使无人机检测置信度平均提升6.72%，具备较高的实际应用价值。

红外图像是现代光学设备常用的图像源，图像显示效果直接影响设备的用户体验，而红外序列图像中的噪声会导致显示效果的下降。为了减轻噪声对红外序列图像显示效果的影响，通过历史多帧灰度值的加权和当前帧无噪声图像的估计，提出了一种基于时域高斯滤波的去噪方法。参考空域双边滤波的权值分配方法，引入了灰度值的影响对时域高斯滤波的权值进行修正，解决时域滤波导致的序列图像中运动目标拖尾和模糊。实验结果表明，时域滤波方法能够有效平滑帧间噪声，减轻噪声导致的红外序列图像显示效果的恶化，引入灰度值的影响进行滤波权值修正之后，能够解决时域滤波导致的运动目标拖尾和模糊问题。

滑雪场的雪道坡度信息不仅是雪场规划和建设所需的必要内容，也是滑雪运动员提高成绩、减少运动损伤的重要数据。传统的手动测量方式费时费力，且雪场的低温环境不利于测量人员长时间作业。为了解决滑雪场的雪道坡度计算问题，提出了一种基于激光雷达点云的雪道坡度自动提取算法。使用投影高程差滤波、聚类分割等算法对雪场点云进行预处理，获取雪道边缘特征数据。提出了一种自适应阈值的拟合算法，用于雪道中线的提取，该算法可根据点云数量信息及坐标信息，自动选择阈值拟合雪道中线，消除了实际应用中部分点云数据稀疏或缺失对中线拟合带来的不利影响。数据处理结果表明，该方法计算所得坡度值与多次手动测量平均值之间的相对误差为2.2%。这一方法对激光雷达在雪场目标上的应用、雪场测绘中雪道坡度计算等具有参考意义。

化学需氧量（chemical oxygen demand，COD）是一项可以快速检测有机污染物的参数，能够很好地反映水污染的程度。提出一种基于透射光谱测量的多特征融合水体COD含量估算模型，透射高光谱法采集100组COD水体光谱信息，对光谱数据进行预处理以及特征波段的选取，分析不同预处理方法对模型精度的影响并进行特征融合，建立BP神经网络模型，通过比较模型的精度选择最优模型进行水体COD含量的检测。结果显示，基于多特征融合BP神经网络模型决定系数R²高达0.991 64，均方根误差RMSE为0.030 9，与偏最小二乘法相比，该模型拟合优度更大，精确度更高。基于多特征融合的BP神经网络高光谱检测方法能够实现水体中COD含量的检测，并运用到水体其他成分的检测中。

对于变间隙法布里-珀罗（F-P）干涉式成像光谱仪，空间干涉信息是否按光程差等间隔采样，即光程差与探测器像元位置之间是否是线性变化关系，直接决定了光谱数据处理的难易程度。经分析，变间隙法布里-珀罗干涉式光谱成像系统的光程差是干涉仪分光产生的两艾里斑的中心距离的函数，而两艾里斑中心距与探测器像元位置并非一直保持线性关系，与干涉仪楔角的取值有关。研究了不同楔角条件下光程差与探测器像元位置之间的关系曲线，结果表明，在任意楔角下，光程差与探测器阵列像元位置之间均保持良好的线性关系。长波红外变间隙F-P干涉式光谱成像系统与高精度光谱辐射计测得的特征峰位置重合度达100%。

发散角是太赫兹源光束特性的重要衡量指标，是太赫兹光学系统设计的重要参数。研究了太赫兹源发散角测量原理，设计了一种由精密弧形导轨、斩波器、狭缝组件、太赫兹高莱探测器、锁相放大器和计算机系统组成的测量装置，设计了一种由自准直仪、光学角规和CCD相机组成的发散角测量装置标定模块，对太赫兹肖特基倍频源和太赫兹雪崩固态源的发散角进行了测量。此外，对测量结果不确定度进行了评定，其不确定度水平达到\begin{document}${U_{{\rm{rel}}}}$\end{document}=3.2%（k=2）。太赫兹源发散角的准确测量为深空探测、战术通信、反隐身、战场隐蔽目标识别等领域提供了有力的支撑。

为实现掺混汽油快速无损鉴别，提出一种利用t 分布邻域嵌入结合深度置信网络的鉴别方法，以解决机器学习中高维特征向量间的非线性关系。以92^#、95^#、98^#及定比混合汽油为研究对象，采用多元散射校正算法对原始红外波段投射光谱测量数据进行预处理，利用t-SNE非线性方法进行光谱数据降维处理，分别采用深度置信网络和极限学习机建立汽油种类光谱鉴别模型并对比分析两种方法识别精度。研究表明：该文所选择方法构建的汽油鉴别模型性能更优，对汽油种类预测精准度高达92.5%，从而验证了该方法在汽油鉴别中的有效性。研究结果可为掺混成品油鉴别及溯源研究提供技术支持。

光电校靶采用捷联惯导系统，需将惯导轴线用光电自准直系统表征捷联，用于对设备轴线的测量。光电自准直系统所表征的轴线与惯导轴线的一致性是影响校靶精度的重要因素，为提高光电校靶系统测量精度和效率，提出了一种惯导轴线的光电表征和校准方法。该方法是在分析测量结果偏差与一致性关系的基础上，采用实验数据拟合的方式得到自准直系统光轴与惯导轴之间的角度偏差值，用于系统修正，从而实现高精度校准。通过试验，将传统光机校正法和光电校准法结合使用，可大幅度提高系统校正效率，同时得到惯导与光轴一致性精度在15″以内。试验结果表明，与传统光学平晶引出的光机校正法相比，该方法的表征准确度和校准精度更高，适用于高精度惯性测量系统。

传统的动态光散射法通常采集侧向散射进行纳米颗粒粒度分布的测量，由于多次散射的影响，利用侧向散射不能准确测量高浓度样品的颗粒粒度分布。针对该问题，对后向散射测量方法进行了研究，在实验基础上提出了后向散射最佳光程的判断准则。在不同样品浓度下，用侧向散射和后向散射方法对标称粒径分别为110 nm、220 nm的聚苯乙烯乳胶球颗粒进行了测量。实验结果表明，对于高浓度的待测样品，后向散射测量方法通过自适应调整光程，在最优光程处进行测量，能够有效得到高浓度纳米颗粒的粒径及粒度分布，测量结果相对误差为2.72%。

双目成像系统测量云底高基线长，外参标定困难。提出一种适用于地基云高测量系统的双目相机外参标定方法，采用ORB算法提取与匹配左右云图同名点，然后根据对极几何约束计算两个相机之间的旋转平移关系。为验证该算法的精度，在室外搭建基线60 m的双目云高系统，采用里程计法标定外参，标定得到两个相机之间的距离误差为34.44 cm，精度达到99.43%。通过分析校正后的双目云图和天空视差图，验证了大基线里程计外参标定法的精度较高。

激光塑造大气透镜（laser developed atmospheric lens，LDAL）是一种先进的太空监视概念，即利用高能激光在大气层形成类似于透镜的结构，实现敌方目标的有效监视。介绍这种概念的应用需求，详细分析了“激光塑造大气透镜”的产生机制和系统结构，深入讨论了其面临的技术挑战，包括大气透镜的形成效应、塑造方式、所需激光功率、机载电力、目标监视时间等，并对相关信息进行了分析。分析结果标明：激光塑造大气透镜是一项颠覆性的新兴技术，可能会改变未来的战场感知态势，在实现上需要高功率激光器的小型化、巨大的机载电力、高速摄影、自适应光学以及高精度成像等技术的综合支持。

开展了416 nm纳秒脉冲激光对CCD的损伤实验，观察到了CCD从点损伤到线损伤，再到面损伤的过程，并计算出了点损伤、线损伤和面损伤所对应的损伤能量密度阈值分别为16.7 mJ/cm²～71.9 mJ/cm²、61.0 mJ/cm²～207.8 mJ/cm²和352.6 mJ/cm²；通过对不同损伤状态CCD的损伤点表面显微图像的分析，以及不同损伤状态对应的CCD各电极之间电阻值的测量，得出不同损伤状态主要由二氧化硅绝缘层材料相变引起电阻值改变所产生；COMSOL软件仿真显示CCD各层最先产生熔融的是二氧化硅绝缘层，能量密度为420 mJ/cm²，与实验结果相接近。实验结果证明了CCD损伤机理分析方法的正确性。

激光反卫星武器是干扰、破坏星载光电仪器设备或摧毁卫星平台的重要手段。基于Fourier的非稳态导热方程，结合靶材内部的实际结构和金属材料的高温特性，通过建模与数值仿真，实现了卫星筒体在激光辐照下毁伤的仿真过程，获得了典型工况下靶材的温度、熔化深度和内部应力分布等多物理变化规律。分析了不同功率密度的激光对靶材温度场和熔化速率的影响，以及靶材内部的应力耦合现象。分析结果表明：随着激光功率密度的不断升高，靶材的毁伤速率不断增加，但在相变处其熔化速率趋于稳定；同时，在典型工况下，由于应力耦合效应靶材会在极短的时间内超出许用应力值，发生损毁。

以空间攻防为应用背景，深入研究了主被动天基激光探测技术，简述了国内外在天基平台进行激光雷达和激光告警研究的相关情况。在此基础上，开展了基于天基平台的主被动激光探测技术架构设计，论述了各组成部分及其作用，并对涉及的激光收发、光束扫描及激光告警等关键技术进行了深入分析。

聚焦离子束加工作为一种微纳加工手段，可以用来制造纳米元件和微结构元件。研究了在多芯光纤的末端，使用聚焦离子束加工技术设计和制造45°镜面的全过程。该光学镜面由两步加工完成，首先是扫描过程，用来制造粗糙的切割面；然后是抛光过程，用来完成光学表面的光洁处理。加工完成的45°镜面可以准确地与光纤的纤芯对接，避免了外部转向镜组件对接的相关问题。实验测试表明，加工的结构可以通过干涉测量两个垂直轴向的位移值，检测位移测量范围大致为60 µm，X和Y方向的均方根绝对测量误差约为1.75‰和1.97‰。该技术有望用于精密零件内表面、血管内壁等检测领域。

报道了一种基于非线性偏振旋转效应的被动锁模光纤激光器。采用980 nm分布式反馈激光器作为泵浦源，0.5 m长的高掺杂掺铒光纤作为增益介质。实现了脉冲宽度为822 fs的传统孤子锁模脉冲，输出脉冲的平均功率为2.8 mW，信噪比为55.8 dB。通过微调腔内的偏振控制器，实现了传统孤子脉冲和孤子分子脉冲间的切换，孤子分子的脉冲宽度为312 fs，信噪比为53.86 dB。孤子分子脉冲经掺铒光纤放大器放大后泵浦一段57 m长的高非线性光纤，产生了位于第三近红外窗口（1600 nm～1870 nm）的超连续谱，其20 dB谱宽为355.8 nm。