西安光机所郝伟研究员团队：光学设备研制的系统工程原理

现代光学测量系统可以看作由目标、背景、外部照射源及传输介质、光电传感器及信号、信息处理系统等多个相互作用的单元组成的工程系统。近年来，光学测量系统承担的任务使命的要求日益提高，面临的目标和环境条件更加复杂，从项目立项论证开始，到运用周期结束，系统工程化要求的特征日益凸显。更好、更快地设计和研制满足用户需求、适应复杂运行使用环境的光学测量系统，成为研发人员和技术管理者、系统工程师和光电系统设计师必须面对的问题。

▲ 大型光学设备系统组成及工作过程

中国科学院西安光学精密机械研究所郝伟研究员团队新著《 》立足于靶场光学设备的测量技术和任务要求，把系统工程学的原理和方法应用于光学设备的设计研制过程，探索光学设备全寿命周期的规律性。本书将系统工程的概念、方法学与光学设备论证过程、光学设备设计过程、光学设备探测方法、光学设备检测方法、光学成像应用等联系起来，论述运用系统工程的概念和方法学驱动光学设备的设计、开发、生产制造、集成测试、交付应用、技术保障、退役和处置的全寿命周期。

光学设备研制的系统工程原理

郝伟等编著

北京 : 科学出版社, 2025. 6

本书的写作始于2020 年，经过多次规划和修改，形成包括以下内容的体系：光学设备的系统工程特征，系统工程方法和技术在光学系统中的应用，光学设备的工作原理、结构与体系、研制规律，光学设备应遵循的设计原则、规模设计、分系统工程设计、主要指标分析等方面的方法和原理，质量保障设计管理的原则和方法等。

▲ 跨生命周期的光学设备开发过程的系统工程模型 一个跨生命周期的光学设备开发过程的系统工程模型如图 所示。从图中可以看出，开发一个光学系统，从问题定义开始，设计过程经过多次有效的迭代和重复，经过制造、测试和使用维护，直到完成退役和处置，整个过程始终体现着系统工程的思想和价值理念。

▲ 全系统寿命周期瀑布模型的光学系统工程开发流程图 瀑布模型概括了光学系统工程过程中的主要步骤，图中光学系统需求方框中示出了光学系统的系统级需求，从光学系统需求到光学系统设计集成的步骤是串行的，在方案设计、初步设计和详细设计这三个系统工程设计阶段，每个阶段需要重复进行，多次迭代，直到最优。

光学设备属于高精密测量仪器，其研制过程涉及光学设计、机械设计、大气光学、探测器、信号探测与处理等多个技术领域，制造、检测、使用条件要求高。实际上，光学设备设计与制造本身就是一门工程性强、知识覆盖面广的综合性工程学科。本书在写作过程中，综合参考了多种型号设备的研制工作经验、技术发展过程中的需求、使用过程中的适用性要求、研制过程中的配套基础设施建设和保障措施，保证了内容的结构完整性和实用性。

本书从策划写作到成稿，得到很多同事、同行的支持和帮助，特别是师恒、叶美图博士协助修改和整理书中的图表、公式，王亚军老师提供了大量资料支持，西北工业大学王长青老师、郭永老师在系统工程理论和现代控制理论方面提供了深入的指导与帮助。

本书可以作为光电领域科研工作者和光学产品开发人员的参考资料，也可以为从事光学设备设计、制造与应用的人员以及对相关专业感兴趣的读者提供参考。

本文摘编自《光学设备研制的系统工程原理》（郝伟等编著. 北京 : 科学出版社, 2025.6）一书“前言”，有删减修改，标题为编者所加。

宋无汗，15902971152

郑小羽，18049634557

光学设备在现代民用和军事领域，发挥着越来越重要的作用。本书立足于靶场光学设备的测量技术和任务要求，把系统工程学的原理和方法应用于光学设备的设计研制过程，探索光学设备全寿命周期的规律性。本书将系统工程的概念、方法学与光学设备论证过程、光学设备设计过程、光学设备探测方法、光学设备检测方法、光学成像应用等联系起来，论述运用系统工程的概念和方法学驱动光学设备的设计、开发、生产制造、集成测试、交付应用、技术保障、退役和处置的全寿命周期。

（本文编辑：刘四旦）

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