世界时(UT1)是大地测量、导航等应用领域必不可少的参数之一,当前利用国际地球自转服务(IERS)可以实现1天获取1个UT1参数,但是对于在1天以内任意时刻的UT1参数还无法实现实时测量与获取。大型光纤陀螺仪可以测量并提供高时间分辨率的地球自转角速度变化测量值,为UT1的实时监测提供了可能。依托现有的大型光纤陀螺仪测量平台,并从陀螺仪测量的基本原理出发,设计了一种基于大型光纤陀螺仪的UT1参数解算方法,并通过对陀螺仪实测数据的分析,验证解算方法的可行性,初步实现了利用大型光纤陀螺仪测量数据解算UT1参数的目标,使UT1参数获取的时间间隔提高到5 min,证明了基于大型光纤陀螺仪有潜力成为一种新的UT1测量方式。

针对基于传统融合机制的联合跟踪器在复杂环境下鲁棒性不足的缺陷, 提出一种在交互式多模型粒子滤波框架下传递概率矩阵可在线更新的自适应融合跟踪器。首先, 在贝叶斯理论框架下, 基于最小二乘误差估计法得到传递概率矩阵迭代更新方程; 然后, 利用数值积分法获得迭代更新方程的数值解; 最后, 结合重采样技术实现不同子跟踪器之间先验状态分布的自适应交互, 以确保传递权值较大粒子对应的目标状态。在复杂环境下进行了的跟踪实验, 结果验证了本文提出的自适应交互式融合机制增加了对粒子先验状态的校正功能, 有效避免了因误差积累导致的“跟踪漂移”问题, 使联合跟踪器的鲁棒性明显优于单一跟踪器或基于其它融合机制的联合跟踪器。

电磁脉冲(EMP)探测器测量结果为微分信号的情况下，需要将测量信号进行积分。测量信号中的噪声在数值积分被放大，产生的累积误差会引起波形的严重失真。同时，由于被测信号上升沿与下降沿宽度不一致，测量到的微分信号正、负峰值以及脉冲宽度不对称，采取消除一次趋势项的方法不能完全消除积分信号的线性趋势。本文结合脉冲电磁场的微分测量结果，在分析了误差传递规律和被测信号特征的基础上，应用信号微调的方法对数值积分结果进行修正，修正后的积分结果消除了线性趋势，能够反映出被测信号的基本特征，为高斯脉冲、方波的微分信号的数值积分提供了一种很好的途径。

为了更好地对于TMT三镜镜面jitter进行评价，基于镜面方向的加速度信号，通过传递函数以及功率谱的方法，获得了镜面jitter的频域分布与数值特征。首先，对于梯形积分、辛普森积分以及3/8辛普森积分的基本性质进行推导，之后基于功率谱的思想，提出利用白噪声填满数据全部频域以及结合数值方法得到传递函数; 最后对于实际测量得到的加速度信号，得到了米级口径望远镜镜面jitter的数值以及频域分布，同时证明了利用文中方法对TMT三镜镜面jitter进行评价的可行性。文中的方法对于同类的大口径望远镜的jitter测量也有一定的借鉴意义。

光学系统像质分析在光学系统设计、加工和装调过程中具有重要意义.像质分析常用的方法有调制传递函数法和波前差法.对于高分辨率光学系统, 传统的一维调制传递函数由于只提供了一维空间频率信息, 因此在像质检测时有一定的局限性.本文基于随机数图像的傅里叶功率谱密度理论, 提出了一种利用随机数图像作为目标物来测量成像光学系统二维调制传递函数的方法;通过利用Newton-Cotes求积公式, 对有像差系统的光学传递函数计算公式做进一步推导, 提出了利用实际成像光学系统的二维调制传递函数值直接计算系统波前差的算法.实验结果表明, 二维调制传递函数较之一维调制传递函数更能真实地反应成像光学系统的成像性能;利用二维调制传递函数计算得到的波前差与理论波前差在轮廓上有较好的一致性, 可以作为实际系统波前差分析的一条新途径.

为使凹面光栅的衍射能量更多地集中在所需要的级次上, 提出了利用机械刻划的方法在凹面基底上制作变刻槽角度的凹面闪耀光栅, 并利用菲涅耳-基尔霍夫衍射公式推导了同时在主截面和非主截面内计算凹面闪耀光栅衍射效率的理论方法, 弥补了以往只在主截面内考虑衍射效率的不足, 最后利用Matlab仿真软件模拟了衍射效率随波长的变化曲线, 并对比了在不同制作和使用参数下衍射效率峰值的变化规律, 为今后凹面光栅的设计和制作提供了参考价值。

光的衍射现象研究，不仅具有重要的理论意义，而且在光学仪器研制和成像分析等方面均有重要价值。文章研究了菲涅耳衍射的计算机模拟问题，先从标量衍射的菲涅耳-基尔荷夫积分入手，导出菲涅耳衍射(积分)的数学公式，并从物理上解释了其意义。然后再对该公式进行变换，得出所需要的菲涅耳积分C(x)和S(x)，尝试用菲涅耳积分的简化公式来进行数值计算，并利用Visual Basic 6.0编程绘制其函数图像。再之，进一步研究单缝菲涅耳衍射的计算，利用上面的研究做基础，采用Visual Basic 6.0编程绘制单缝衍射的光强分布图和位图，并将此计算机模拟方法同传统的用科纽曲线研究衍射的方法做了对比，得出本文的方法更为简捷和精准。

为了实现二维小角度的测量，采用压电陶瓷(PZT)驱动方式，获取运动的干涉条纹。利用数值积分法推导了理想干涉条纹下，条纹宽度、条纹方向角与光电探测器各象限信号相位的关系，解出了各象限相位等效点，并建立了激光光束夹角与条纹形状之间的模型。应用椭圆最小二乘拟合算法，实现了四象限探测器相位信息的有效提取，达到识别条纹宽度和方向角的目的。二维偏转角的测量实验结果表明，该方法能够满足对工作台角度偏转量等精密测量的要求，即使是在干涉条纹形状不规则、工作台运动频率不严格一致的环境下，对条纹形状的识别精度也很高，重复性好。

凹面光栅因同时具有聚焦和色散功能而广泛应用于各类紫外、可见和红外波段的光谱分析仪器中, 尤其是平场凹面光栅可以结合线阵或面阵探测器来实现即时分析。凹面光栅衍射效率的高低直接影响光谱仪器的信噪比和信号采集, 其相关研究也逐渐为人们所关注。介绍了凹面光栅衍射效率的研究进展, 比较了由机械刻划法和全息法制作的凹面光栅在掠入射下衍射效率的差别, 分析了现有计算衍射效率方法的优缺点, 并且对凹面光栅衍射效率的研究趋势做了简要预测, 提出了需要同时在凹面光栅的主截面和非主截面内考虑光束对其衍射效率的影响。

为考察实际磁控溅射镀膜生产过程中由于靶材不断刻蚀消耗而造成的膜厚分布变化,文中就圆形磁控溅射靶建立了沉积模型,采用泰勒级数展开方式得到了薄膜分布的三阶近似解,并采用数值积分的方法计算出不同溅射角分布和靶基距时新靶和旧靶的相对厚度分布。计算结果表明溅射角分布的变化对膜厚分布影响较小,而靶基距变化影响较大;随着靶基距增加,旧靶材与新靶材的膜厚分布差距逐步减小。为验证计算结果,对新靶材和旧靶材进行了简单实验,实验结果与计算结果相符。