时空联合调制型空间外差干涉成像光谱仪(TS-SHIS)在对目标推扫成像过程中,指向镜推扫误差、指向镜定位误差或卫星运动平台振动等会引起目标对应像点(x',y')偏离理想位置(x,y),导致其与相邻的若干空间分辨单元之间存在光谱掺杂现象,进而影响干涉数据重构及复原光谱精度。基于TS-SHIS机理,针对运动误差引起的目标光谱线性混叠、不同程度的地表反射率差异对复原光谱精度的影响等问题进行了分析;建立了以相邻目标掺杂比、地表反射率差异为变量的混合目标干涉函数关系。依据MODIS卫星载荷观测数据,对中国地区不同空间分辨率地表反射率差异进行了分析;以相对光谱二次误差为评价函数,讨论了典型高轨平台姿态参数对不同空间分辨率目标复原光谱精度的影响,该研究为下一代高轨、高时空分辨温室气体探测技术提供技术基础。

在动态场景中,飞行时间图像传感器的高频多相操作会产生运动模糊,使运动区域内产生错误的三维原始数据,同时增加了电路设计难度。为了减小运动模糊的影响,本文对动态场景下飞行时间图像传感器进行建模。所建模型可以通过简单的参数设置快速完成传感器的参数设定,以仿真动态场景中各条件下的三维图像,从而分析运动误差。本文基于该成像模型,在不同的运动速度和帧频下分析了运动误差对成像质量的影响,探究了动态场景中两种曝光方式之间的成像质量差异,获得了具有高成像质量和低电路设计难度的最优成像指标。采用德州仪器(TI)公司的飞行时间相机对成像模型进行了评估,结果表明,在静态和动态场景中,模型仿真数据与相机实测数据匹配良好。

工件台是TFT阵列基板长寸测量设备中最为核心的技术单元之一，其定位精度将直接决定最终长寸测量设备的测量精度。在运动过程中由于运动导轨加工和装配误差会使工件台产生运动误差，而这些运动误差会影响TFT阵列基板长寸测量精度。为解决上述工件台运动误差对长寸测量精度的影响，文中基于桥式结构的长寸测量设备研究分析了工件台运动误差对长寸测量精度的影响机理，设计了一种共光路多自由度激光干涉仪测量系统，给出了激光干涉仪测量系统光束结构布局及测量补偿方案。通过搭建测试平台，基于4.5代基板对比测试了工件台运动误差补偿前后的重复性及最终长寸测量重复性。试验结果表明，研究的工件台运动误差测量及补偿技术可以满足100 nm高精度运动台定位精度技术需求。

提出一种在线非接触式测量主轴径向回转误差的方法, 为验证其准确性, 搭建了主轴回转误差测量装置并进行了比对实验。该方法主要由圆光栅、读数头、环形平面镜以及激光自准直仪组成。首先, 将圆光栅及环形平面镜安装在主轴上, 并在双顶尖装置中将光栅安装偏心误差和平面镜与主轴不垂直误差进行标定。然后, 将主轴安装在转台上, 双读数头对径安装, 自准直仪安装在平面镜下方。在主轴回转过程中, 双读数头圆光栅可以测得主轴径向运动误差, 自准直仪可以测得主轴径向运动误差方向上的偏摆角误差。最后, 根据主轴上一点的径向运动误差及其在此方向上的偏摆角误差便可以计算出主轴轴向各个点的径向回转误差。设计了比对实验, 结果表明在主轴径向回转误差为±12 μm时, 本方法与传统单向法比对残差在1 μm以内。本文提出的主轴径向回转误差测量方法可以应用到精密主轴回转类装置中, 实现在线检测主轴径向回转误差的目的。此外, 该方法无需采用标准球, 不受轴表面粗糙度、圆度等的影响。

太赫兹圆迹合成孔径雷达(SAR)结合了太赫兹波和圆迹SAR技术，比传统的直线SAR具有更高的成像分辨力，在雷达领域拥有广阔的应用前景。雷达实际运动中存在的运动误差将导致成像聚焦差、旁瓣升高和分辨力下降，是影响雷达成像质量的重要因素，在太赫兹圆迹SAR中，雷达的成像质量受运动误差的影响是各个方位向的运动误差共同作用的。为了分析运动补偿时所需达到的精确度，建立了太赫兹圆迹SAR的运动误差模型，定量分析了运动误差存在时目标的峰值下降系数，并根据峰值下降系数分析了运动误差对成像质量的影响，包括分辨力、峰值旁瓣比(PSLR)和积分旁瓣比(ISLR)的变化，同时通过仿真验证了分析的正确性。

转轴为旋转运动提供了基准，是精密测量、加工、控制等设备的重要运动部件之一，在高端加工制造、航空航天、光学分析等领域具有重要地位。转轴在转动时具有六自由度几何运动误差，通过对六自由度误差的测量，建立误差补偿模型进行误差补偿，是目前世界上普遍采用的用于提高精密测量、加工、控制等设备精度的主要途径之一。综述了现有转轴激光多自由度误差测量方法，并分析了各种方法的优缺点，讨论了其发展趋势。

直升机载荷平台6-D(Six-Dimensional)运动误差(即飞行轨迹和姿态角运动误差)对机载LiDAR点云质量影响显著,进而影响三维重建模型精度。分析各运动误差对点云质量的影响特点,对于有针对性地消除各运动误差影响、有效提高机载LiDAR三维成像产品精度具有重要意义。建立了机载激光扫描脚点三维空间位置偏差与机载平台六方位运动误差之间的传递关系; 采用数值仿真,定量比较了六方位运动误差对激光点云密度分布和的影响,获得了六方位运动误差的影响特点及规律。仿真结果表明,直升机载荷平台的三个姿态角运动误差对点云密度的影响更显著,且随飞行高度的增大而增大,而三个飞行轨迹运动误差的影响相对较小。

针对磨削阶段大口径光学非球面元件拼接测量精度不高的问题,提出一种基于两段拼接的优化算法.首先根据多体系统运动学理论、斜率差值及逆推法建立两段面形轮廓的拼接数学模型;其次针对拼接算法中工件运动量和运动误差对拼接精度的影响,仿真分析了350 mm非球面工件的两段拼接.仿真结果表明,随着平移误差增大,拼接误差明显增大,而当控制旋转角度在8°以内、平移量在10 mm以内、旋转误差在60′以下及平移误差在3 μm以下时,拼接误差的标准偏差值在0.2 μm波动;最后利用Taylor Hobson轮廓仪和高精度辅助测量夹具对120 mm口径的非球面光学元件进行测量实验并研究工件运动量对拼接测量精度的影响.实验结果表明,当控制平移量在10 mm以内和旋转角度在8°以下时,拼接误差的标准偏差值在0.2~0.6 μm之间,能满足磨削阶段光学元件亚μm级精度的面形检测要求.

在频率扫描干涉法绝对距离测量过程中，目标的运动会对测量结果引入误差，经推导发现运动误差与激光扫频终点频率以及扫频过程中的光程差位移量有关。前者可直接通过高精度波长计测量，对于后者，提出了外差干涉频分复用技术，设计了一种新的频率扫描距离测量干涉仪，可同时实现目标绝对距离和光程差位移量的测量，通过剔除与扫频终点频率和光程差位移量有关的误差相位偏移量后即可实现运动补偿。分析了该绝对距离测量系统的可行性和运动补偿的不确定度，并对测量精度进行仿真验证。结果表明该方法快速有效，在较快速运动目标测距时可实现对纳米量级光程差位移量的测量。在几十米距离范围内，当频率扫描范围达到100 GHz时该补偿方法引入的误差约为几十微米。