为了解决周期性跳变引起的相位解调问题, 提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的自动相位解缠算法。采用数据流水线结构, 通过状态机自动寻求跳变周期数, 由跳变周期数实现自动相位补偿, 并对提出的算法进行了理论分析和实验验证。结果表明,在FPGA内设置跳变周期数计数位宽为8位, 能适用256次以下跳变情况; 当增加跳变周期数计数位宽, 可适应更多跳变次数的情况; 自动相位解缠算法几乎不占用存储资源; 能解决因振动调制范围增大引起的反正切相位跳变问题; 相位解调误差在1‰以内, 满足高精度振动检测实时性需求。此自动相位解缠算法为激光多普勒振动测量时反正切相位计算结果存在周期性跳变问题提供了更为简洁的解决方案。

为实现微弱振动信号的实时、高精度解调,提出一种基于现场可编程逻辑门阵列（FPGA）的激光多普勒微弱振动检测及信号处理方法。采用全光纤结构的光学系统,振动信号处理系统则以FPGA为核心设计。改进相位解缠模块,在增大振动测量范围的同时,使其能适用于简谐振动与复杂振动。通过模拟振动实验验证了改进后相位解缠模块,且当振幅在80 μm以内时,测量精度在5‰以内。通过对压电陶瓷实际振动目标测振实验,其频率测量误差在1 Hz以内,振幅与频率的测量精度均在1%以内。实验验证了该振动信号处理方案对于扩大振动测量范围与实现高精度目标振动解调的有效性。

提出一种基于波前像差模式系数求解的相位解缠算法,该算法是基于波前可利用Zernike多项式进行精确表示来实现的。它通过求解对应Zernike多项式的系数,实现快速精确的相位解缠。以基于二元像差模式测量的波前传感技术中的相位解缠为研究目标,利用数值仿真对该算法的可行性进行验证。数值仿真结果表明,相对于最小二乘法而言,该相位解缠算法在解缠绕的精度和速度等方面均实现了大幅度提升。

针对干涉合成孔径雷达干涉图由于局部噪声、阴影或条纹断裂等原因导致残差点集中、产生不可靠数据点噪声斑块, 从而引起相位解缠困难的情况, 提出基于掩膜滤波的质量图引导权值的四向加权最小二乘相位解缠迭代算法.首先对噪声斑块区域进行掩膜滤波处理, 有效保留该区域真实相位信息, 防止大误差传播.再结合最大相位梯度和相位导数变化的质量图法来定义权值, 构造新的四项最小二乘迭代法, 并用其对掩膜区域进行填充, 抑制误差传递、提高运算速度、改善过度平滑作用.模拟及真实数据实验表明, 该方法解缠精度高, 能真实还原干涉合成孔径雷达干涉图局部噪声斑块的原始相位.与传统最小二乘法相比, 其差分方程矩阵带宽变大, 填充效果更好, 迭代次数更少, 精确度更高, 解决了因噪声集中导致干涉合成孔径雷达图像解缠难度大的问题.

提出了一种基于差频测角定位、等效去平地相位和模糊数估计相结合的相位解缠方法.根据波束指向信息在差频下干涉测角,对目标进行粗定位；然后借鉴干涉合成孔径雷达(InSAR)中的去平地相位技术,实现等效去平地相位,缓解相位解缠压力；最后对模糊数进行统计估计,完成相位解缠.实际数据处理结果表明,该方法不仅解决了目标尺寸较大引起的相对相位缠绕问题,而且可以获得目标的绝对相位,实现了对运动目标的三维定位与三维成像.

基于光纤延时自外差和相位解缠绕技术，提出了一种采用较短的光纤延时线测量单频激光器输出激光频率漂移的方法。从理论上给出了该测量方法的工作原理并分析了测量精度的影响因素；利用一台频率变化可知的激光器对该方法进行了实验验证，实验结果表明该方法能够准确测量激光频率随时间的实际变化曲线；基于此方法，采用6 m 的光纤延时线，对一台1550 nm 波长的单频激光器频率漂移特性进行了3 h 连续测量，得到该激光器长期频率漂移结果为75 MHz/h，与其频率稳定度出厂指标50 MHz/h基本相符。

场景内高程突变超过干涉雷达不模糊高程的一半时, 会导致常规相位解缠绕方法失效, 在毫米波段该问题尤为突出.研究了基于聚类分析的三基线毫米波InSAR相位解缠绕方法, 改进了聚类分析中直方图包络波峰选取策略.对场景中高程突变引起的阴影区域相位噪声较大的问题, 使用掩膜门限处理, 改善了聚类分析结果.计算机仿真结果和机载毫米波三基线InSAR实际数据处理结果验证了上述方法的有效性.

加权相位解缠算法的解缠精度取决于所提取的质量图的可靠性。目前提取相位质量图的方法大多采用以各个像素为中心的固定窗口法, 但当某些像素被噪声严重干扰时, 采用固定窗口法提取质量图往往得不到正确的解缠结果。因此, 提出了几种自适应加权窗口方法来提取相位质量图, 并给出了具体的实现方法和步骤, 同时采用加权小波变换相位解缠算法进行相位解缠。实验结果表明, 采用自适应加权窗口方法提取相位质量图来确定初始权重系数能获得比较好的解缠效果。

介绍了基于计算机控制的频闪显微干涉测量技术，实现了对MEMS微变形镜的表面形貌、离面变形、静态电压-位移曲线和谐振频率的测量。采用频闪成像、计算机微视觉技术以及基于最小二乘曲面拟合法的亚像素定位技术实现了对平面内微位移的测量；利用频闪成像以及5步相移干涉技术实现了对干涉相位的提取，建立了适合于MEMS微变形镜特性测试的相位解缠算法，恢复了代表被测物体表面形貌的真实相位，实现了微变形镜静动态特性的测试。测试结果表明: 频闪显微相移干涉测量技术具有测量速度快、精度高、易实现自动控制等特点。

最小二乘法是求解二维相位解缠问题最稳健的方法之一，其本质是在最小二乘意义下使缠绕相位的离散偏导数与解缠相位的偏导数整体偏差最小，并等效为可求解一大型的稀疏线性方程系统。由于系统矩阵结构的稀疏性，在采用迭代法求解时收敛速度非常慢。为了改善收敛特性，提出一种基于多分辨率表示的离散小波变换相位解缠算法。利用小波变换将原线性系统转化成具有较好收敛条件的等价新系统。仿真实验表明，该方法能够很好的恢复真实相位，其解缠效果优于Gauss－Seidel松弛迭代和多重网格法。