设计了一种实现算术编码的集成电路IP核，可用于下一代静止图像压缩标准JPEG2000编码系统中。采取易于硬件实现的二进制算术编码算法，分析了该IP核的各个模块和时序，在ModelSim软件中进行了功能仿真，在Quartus Ⅱ软件中完成了综合以及布局布线，并在自行设计的一块FPGA的PCI开发板上进行了验证和性能分析。实验结果表明，对相同的图像进行编码，该IP核的处理时间仅为软件处理时间的41％。该文的研究对于JPEG2000在实际中的应用有着重要的意义。

给出了一种基于位置测量的实时速度估计方法,并应用于轴角编码器测速。该算法基于非线性跟踪微分器理论,采用对输入信号进行数值积分的方式,快速准确地估计出其微分信号,避免了常规差分算法带来的噪声放大问题;算法不依赖于对象模型,计算量小,易于实现。给出了该算法的理论依据,以及基于欧拉方法的离散表达公式,并进行了数值仿真分析和实验验证。实验结果表明：该方法能有效地降低编码器采样频率和测量噪声对测速的影响,明显提高低速测量的实时性和准确性,进一步将此方法应用于实验系统的速度闭环反馈控制,在不改变控制器参数的情况下,将0.004（°）/s的速度波动方差从1.563（″）/s减少到1.066（″）/s,改善了低速跟踪的速度平稳性。仿真和实验证明了该方法的有效性和实用性。

为了实现大口径望远镜的装调,基于离焦星点图的图像处理和分析,研究了RC式望远镜的装调技术。首先,根据横向几何像差分析离焦像点图像和系统装调误差之间的关系,重点讨论了横向误差中离心和倾斜导致的偏心彗差和内外轮廓圆的圆心位置偏离距离的关系,以及彗差消除后残余的像散导致外轮廓椭圆的偏心率随长轴增大而逐渐减小的特点。然后,分析了主次镜之间纵向误差导致的球差和最小圆半径大小的关系。最后,应用Zemax建模仿真验证了上述分析,总结了如何应用离焦星点图指导装调过程以及图像处理的方法。实验结果表明：无论是横向误差还是纵向误差,应用该方法得到的实验结果和理论分析值均符合得很好,其中通过倾斜调整彗差和偏心率调整像散误差均可控制在5%以内。

针对大型地基高分辨率成像望远镜对自适应光学系统波前处理规模的需求,设计了基于现场可编程门阵列（FP-GA）的高速大单元自适应波前处理系统,给出了设计方案,实施过程和测试结果。提出的基于FPGA的自适应光学系统波前处理机,在软件上采用FPGA对整个系统进行数据配置和调控,实现多路D/A数据同时传输和转换。同时,采用FPGA作为波前处理运算中的图像预处理和波前子孔径斜率计算的核心器件,在满足波前处理精度的前提下,缩短了波前处理延时,提高了波前处理能力,波前处理可达2 000 frame/s。在硬件上,采用波前处理主板与可扩展的波前处理子板相结合的形式来提高系统的输出能力。每块波前处理子板的校正量输出为120路,波前处理主板的最大扩展能力为10块,整个系统可实现1 200路校正量的输出。

通过对比国内外大口径望远镜光学系统的发展和研究现状，提出针对大口径望远镜系统的加工、装调和使用建立误差分配体系的方案。介绍了误差分配体系包含的内容，并对其进行归类。以1．2m望远镜光学系统为例，阐述了误差分配原则。首先，根据设计确定总体误差标准，然后，计算误差分配的项数，最后，依据分配原则，结合实际加工和装调水平，给出了合理的误差分配结果。结果表明，在满足目前国内加工要求和装配的条件下。该方案使分配后该望远镜光学系统误差（RMS波像差）〈λ／8．5，为大口径望远镜光学系统的误差分配提供了有力的依据。

为了实现对拼接镜子镜之间相对曲率半径的精确测量,提高各子镜曲率半径的匹配精度,提出了一种使用Shack-Hartmann传感器和高精度球径仪测量球面子镜相对曲率半径的新方法,并建立了一个实验系统。该方法首先使用共焦调整方法使各子镜共焦,用S-H传感器测量子镜的轴向离焦量,轴向调整压电陶瓷促动器,使由传感器测得的离焦量接近于0;最后,再对子镜进行一次共焦调整之后,使用高精度球径仪来测量各子镜之间的相对曲率半径差。实验采用的拼接镜由3块对边长300mm的正六边形子镜组成,子镜为球面,设计曲率半径为2000mm。分析测试结果表明,该方法测得的球面拼接子镜的相对曲率半径精度约为1μm,该方法表明适用于大型球面拼接镜面望远镜各子镜相对曲率半径的检测。

为了全面地了解变形镜的性能,以便自适应光学系统更好地工作,进行了基于干涉仪测量的变形镜面形展平标定研究,首先,给变形镜的压电陶瓷驱动器施加一半的控制电压；再用zygo干涉仪测得变形镜的面形,计算对应各个驱动器位置的镜面高度,并算得各个位置镜面高度相对平均镜面高度的偏差；最后,控制驱动器运动使偏差量为零.测试及实验表明,受压电陶瓷迟滞的影响,上述过程需要迭代4到6次镜面面形才会收敛到希望的准确度；对镜面周边无驱动器约束的21单元变形镜,展平之后其80％口径的面形接近λ/20(λ=632.8 nm)；对镜面周边有驱动器约束的137单元变形镜,展平后的面形优于λ/50.在望远镜不同的观测条件下,该技术可以快速地对变形镜进行展平标定,以适应不同的工作环境.

对自适应光学系统中的控制算法设计进行了整体研究。首先对自适应光学系统各模块的物理特性进行了分析,并在此基础上建立了系统整体的数学模型。针对传统处理含有纯滞后环节系统近似方法的不足,文章采用直接求解系统传递函数幅频和相频解析函数的方法来对系统特性进行分析,通过比较系统的开环特性、闭环特性、误差和噪声传递特性等对三种控制方法（积分控制、PI控制和Smith控制）的控制品质进行了分析。分析和仿真结果表明,Smith控制方法对自适应光学系统能够达到较好的控制效果,为实际系统的设计提供了理论指导。

针对传统的地基大口径望远镜自准直干涉检测受器材限制和环境影响而检测困难的问题，提出了基于Shack-Hartmann波前探测器的子孔径拼接波前检测方法。介绍了子孔径拼接检测理论和拼接算法，研究了Shack-Hartmann下实现子孔径上波前精确测量的方法，设计了具有透射孔的光阑实现自准直光路中子孔径毫米级的定位。实验使用32单元的Shack-Hartmann波前探测器和40mm的平面反射镜，实现了口径扩展比1．8的子孔径拼接检测；对比表明均化误差的处理方法优于两两拼接方法，其拼接检测结果与全口径检测结果之差的PV值为0．5波长。实验结果表明，这种技术在大口径望远镜波前自准直检测中有很好的应用前景。

分析了光电望远镜低速跟踪过程中的力矩波动对速率平稳性的影响，提出了一种基于重复控制算法的控制策略，并给出了该算法的稳定性分析和设计方法。另外提出了使用正弦法测量光电望远镜机械时间常数咒的方法。实验证明：使用重复控制算法可以有效地抑制了由力矩波动引起的低频噪声，提高光电望远镜的低速跟踪能力。