关键尺寸扫描电镜(CD-SEM)是对微纳尺寸线距标准样片定标的标准器具。为提高标准样片的定标准确度,研究一种基于图像处理技术的测量算法。首先,对研制样片的特征进行分析;其次,研究线性近似算法和线距测量算法,并分别对100 nm~10 μm的线距标准样片进行测量;最后,利用纳米测量机进行对比实验研究。实验结果表明,线性近似算法的相对误差可以控制在0.45%以内,相比之下,线距测量算法的相对误差可控制在0.35%以内。因此,线距测量算法提高了线距的测量精度,为提高线距测量类仪器量值的可靠性、保证半导体器件制造精度提供了一种测量方案。

从方程描述、方程求解和方程解析解三个层面, 对雷达成像和衍射层析的内在联系进行了系统性梳理.首先, 介绍了描述成像问题的电磁散射方程, 发现描述雷达的方程是二维的面积分方程, 而描述衍射层析的方程是三维的体积分方程.指出成像对象不同是导致方程不同的根源, 并利用等效原理建立了两种成像间的联系.其次, 指出两种成像的相同点是, 对非线性的电磁散射方程的线性化近似求解.最后, 指出两种成像的回波信号(在空间谱域)和成像目标(在空间域)均构成一组傅里叶变换对.给出了两种成像的解析解的统一数学模型, 即成像结果可表示为观测点(散射系数或散射势)卷积点扩展函数(PSF)的形式.通过PSF对两者的成像性能进行了比较.

为了研究激光系统的性质, 采用色抽运噪声和实虚部关联的量子噪声驱动的单模激光损失模型, 用线性化近似方法, 对单模激光系统的输出光强信噪比进行了理论分析; 并具体分析了调制信号振幅、低频调制信号频率、高频载波信号频率、量子噪声强度、抽运噪声强度以及量子噪声实部、虚部间的关联系数对系统随机共振的影响。结果表明, 信噪比随激光系统净增益系数存在随机共振现象。此结果对优化激光动力学提供了理论依据。

为了改进单模激光系统的稳定性, 在单模激光损失模型中输入偏置信号的调幅波, 用线性化近似方法计算了输出光强的功率谱, 得到功率谱与低频调制信号频率、量子噪声实虚部间的关联系数的变化规律。结果表明: 当低频调制信号频率增大、量子噪声增大、自饱和系数减小、量子噪声实虚部间的关联较强时, 系统的功率越小, 单模激光系统的稳定性越好。同时发现, 载波信号的振幅对激光系统的功率谱也有很大影响。

为了提高激光打标系统中矢量文字的打标效率，通过分析TrueType字体轮廓结构和Bezier曲线的性质，给出一种TrueType字体轮廓直线逼近优化算法，并进行了理论分析和实验验证。该方法首先根据de Casteljau递推算法对TrueType字体轮廓中的Bezier曲线进行定比分割，然后用首尾控制点连线代替曲线，最后对逼近线段进行插值处理生成打标数据，并对比了直线逼近轮廓与标准TrueType字体轮廓。结果表明，该算法在满足精度的条件下，计算过程简单、生成的节点数少，提高了矢量文字的打标效率。

针对GMSK 混合信号的单通道盲分离问题进行了研究。由于不能直接采用逐幸存路径处理(PSP)算法对GMSK 混合信号进行分离，考虑对GMSK 信号作线性近似处理，使得GMSK 混合信号适用于PSP 算法。该算法通过在符号序列和信道参数组成的联合空间进行最大似然估计，保留最优路径，输出符号对，从而获得分离信号。仿真结果表明，使用PSP 算法对GMSK 混合信号进行分离的误码率性能略优于粒子滤波算法误码率性能，但复杂度远低于粒子滤波算法。

为深入认识摩擦对航空相机扫描镜系统频率响应特性的影响, 获得更准确描述该系统真实动态的模型, 使用随机相位多正弦信号测量了扫描镜系统的频率响应特性并进行了线性近似参数模型辨识。首先, 介绍扫描镜系统辨识的实验平台与激励信号选择。然后, 使用奇-奇频率随机相位多正弦信号分别测量扫描镜系统在非激励频率处和激励频率处的输出对输入信号幅值的依赖, 从而定量评估摩擦非线性的影响。最后, 基于信号采样均值及噪声采样方差、协方差估计辨识了扫描镜系统线性近似参数模型。实验结果表明, 扫描镜系统的摩擦非线性主要出现在奇频率处, 高于噪声10 dB; 系统的频率响应特性依输入信号幅值不同而各异, 在低于20 rad/s频率区该差别尤为显著。由于摩擦非线性影响, 扫描镜系统需要使用3阶模型描述; 与正弦扫描方法相比, 基于多正弦信号激励获得的参数模型可更好地描述扫描镜系统真实动态特性。得到的结果为控制器的设计奠定了基础。

在捷联寻北方位角解算时，采用查表法计算反正切函数存在占用存储空间大和代码执行效率低这两个问题。根据寻北精度对角度计算的要求，提出了一种近似计算角度的方法，该方法首先根据捷联寻北方位角解算时的数据特点将角度分成8个区间，然后在8区间细分的基础上对反正切函数进行分段线性化。给出反正切函数的分段线性方程并通过计算得出该方法的误差不超过3″，完全满足寻北精度的要求，该方法占用存储空间为22 kB，是直接查表法的1/153。采用单片机实现时代码的执行效率明显高于轮询查表法。

用线性化近似方法计算了噪声间关联程度λ受时间周期调制下单模激光系统的光强关联时间T, 结果表明, 无论λ=0, λ>0或λ<0, T随量子噪声强度D和抽运噪声强度Q的变化均呈单调增长且最终趋于饱和(T＝1), 只是当λ<0时T随Q的变化曲线出现一极小值(存在抑制现象); 当λ=0时, T不随时间周期调制频率Ωλ变化, 当λ>0和λ<0, Ωλ取值小时T-Ωλ曲线出现高频振荡, 随着Ωλ值增大振荡频率变低, 振幅变小, 最后趋于与λ=0的T值一致。

采用线性化近似，计算了加性信号调制下色关联噪声驱动的单模激光增益模型的光强关联时间T，发现当两噪声间关联程度λ为正时，T－D和T－I₀曲线中出现极大值(即出现共振)；当λ为负时，T－D曲线中出现极小值(即出现抑制)，T－I₀曲线出现两个极值(一个极小值一个极大值)；当λ为零时，T随量子噪声强度D和定态光强I₀的增加而单调增加。另外，无论λ取何值，T随周期信号振幅A和衰减系数γ的增大都单调减小。同时通过研究周期信号频率Ω和噪声互关联时间τ₃对T－D、T－I₀、T－A以及T－γ曲线的影响，发现Ω的取值对这四种曲线的影响不大，而τ₃的取值对T－D、T－I₀和T－A曲线的影响较大，对T－γ曲线的影响较小。