为满足大尺寸测量仪器性能与制造水平提升的需求，基于非正交轴系架构理念对激光经纬仪进行设计。针对非正交轴系经纬仪在无参考末端情况下计算反向运动旋转角度的难题，提出反向运动线性模型，以实现旋转角度的快速、高精度计算。首先，基于李群李代数基本理论构建非正交轴系经纬仪正向运动学模型。其次，构建空间目标点与视准轴位姿参数间的约束关系，并结合旋转角度误差传递模型，确立用于求解旋转角度误差修正值的线性方程组。最终通过旋转角度初始估计值与误差修正值线性相加，获取高精度的反向旋转角度值。仿真结果表明，该方法所计算的旋转角度误差趋近于0，真实实验的旋转角度误差均小于0.02 mrad，验证了所提反向运动学线性模型的可行性与实用性。

大口径光电设备作为多领域探测的主要工具，具有探测能力强、细节分辨清晰等特点。但受光学原理的限制，大口径光电设备对高精度调焦的依赖度较高，而温度是造成图像质量降低的重要因素之一。为补偿温度对大口径光电设备的影响，分析了系统等效焦距与温度之间的理论关系，仿真分析了传统温度补偿模型的局限性。为实现温度与焦距的精确建模，引入一阶傅里叶函数模型，实现了温度与焦距之间的精确拟合。最后通过对比传统线性模型与一阶傅里叶函数模型在工程中的适用情况，表明一阶傅里叶函数补偿模型的准确性远高于线性补偿模型。同时所提模型关系简单，实现容易，可在大口径光电设备设计、检测中使用，也可用于温度调焦。

为了解决激光干扰电荷耦合光电探测器时饱和面积与激光功率关系曲线不符合传统“水桶”模型预测规律的问题, 利用激光干扰电荷耦合光电探测器饱和面积随激光功率增加的非线性模型, 提出非线性主要产生于两方面: 由光注入产生的光生载流子由于电子空穴对的复合导致载流子浓度呈非线性增长; 电荷耦合光电探测器的沟道结构导致一些高于势阱存储容量的电子未被势阱吸收而被泄露, 从而造成干扰的非线性。取得了连续激光辐照电荷耦合器件干扰实验数据, 并利用非线性模型对实验数据进行了拟合。结果表明, 473nm,532nm,632.8nm和1064nm激光干扰电荷耦合器件实验数据与拟合数据平均相对误差分别为7%,5%,5%和7%, 说明了所提出的非线性模型在描述激光辐照电荷耦合器件干扰规律时是有效的。该研究有助于为激光干扰电荷耦合器件实验提供理论指导和预测。

针对背景环境复杂的图像组中协同显著性检测的共显性目标混乱不一致、准确率低的问题, 提出了一种基于对象性和多层线性模型的图像协同显著性检测方法。首先通过显著性先验和对象性概率加权的背景引导因子BGO计算图像间显著性引导传播的显著值; 然后设计了一种局部区域特征计算图像内显著值, 并使用图像的hu矩的零、一阶和二阶矩对两阶段显著值进行整合; 最后通过多层线性模型自适应地融合各个显著图得到最终结果。实验结果表明: 本文算法分别在iCoseg和MSRC两个数据集上的平均精度达到了87.80%和83.50%, 在其它实验指标上的评估结果也有明显提高, 增强了算法的适应能力。

天文光谱线指数数据能够较好地保留着恒星的物理特征信息, 为此借助线指数特征数据构建多参数模型, 有利于更好地回归分析数据的共变关系及谱线的内在规律。 世界上光谱获取率最高的施密特天文望远镜LAMOST发布的观测光谱都已经过标记, 利用天文可视化工具分析这些标记的恒星光谱线指数会产生预测因子自相关, 多元线性回归时因变量存在共线性, 导致方差较大、得到最小二乘回归系数不稳定, 虽不影响使用回归的有效性, 但较难从回归方程中得到独立预测因子的评估系数。 利用LAMOST巡天光谱数据中A型恒星Lick线指数为数据源, 选取有效温度Teff为7 000～8 500 K, 取信噪比大于50的光谱特征值实现回归分析恒星参数Teff值, 经箱线图呈现DR5星表中, A型光谱86 097条具备Teff值大样本光谱数据的整体分布, 统计分析26种线指数的特征值后, 选取分布相似且带宽为12 的kp12, halpha12和hgamma12字段, 减少解释线指数变量的数目, 优化冗余变量方差膨胀因子(VIF)系数。 实验选取两两变量间观测数据集, 局部拟合回归散点、 同样的数据源使用散点图的总体轮廓生成高密度散点图, 利用色差透明性突出显示数据密集区域。 结果表明多元线性回归和岭回归算法都能从低分辨率光谱中确定A型恒星的有效温度, 但经过共线性数据分析有偏估计实验, 使用岭回归分析寻找最佳模型, 能更准确地确定恒星有效温度, 进而得到预测A型恒星有效温度及谱线回归特性。

要利用摄像机进行高精度的非接触式测量, 通常在线性模型的基础上采用单目摄像机进行光学标定、成像、校正和测量, 其中常用的针孔相机模型的可靠性及适用范围鲜有报道, 为此对目前广泛采用的线性模型的可靠性进行分析与研究。根据单目摄像机成像特点, 建立基于图像像素坐标与三维世界坐标的摄像机数学模型, 利用自制模板进行视觉测量实验, 并通过亚像素角点检测方法得到图像像素坐标, 在不考虑光学畸变的情况下, 对模板线段进行特征提取和线性度分析, 并不断调整测量距离进行重复实验。实际针孔相机模型测量结果显示相对误差不超过 1%, 在该模型下的重复测量误差最大不超过 0.3 mm, 并进一步提出了该模型在不同区域和不同物距下存在的测量差异。实验结果显示, 线性模型简单实用且在一定物距范围内具有良好的线性度。实验结果为针孔相机模型的建立提供了参考。

提供了一种应用于高电子迁移率晶体管(HEMT)的非线性紧凑模型。该模型针对传统的EE-HEMT模型理想缩放规律不准确的问题，提出采用一元函数拟合、二元曲面拟合方法，对其尺寸缩放和温度缩放规律进行修正。修正后的非线性模型可以准确地模拟HEMT器件的直流I-U、S参数和大信号特性。并将该模型应用于一款0.25?μm栅长的GaAs pHEMT工艺，对比不同尺寸的器件在高低温条件下模型仿真结果和实测结果，两者吻合良好，验证了该模型的准确性。

在低照度成像的短波红外相机中, 像元响应存在非线性问题。为了克服传统的神经网络自适应校正方法只能进行线性校正的不足, 提出了一种基于非线性模型的 BP神经网络非均匀性校正算法, 针对单一像元通过隐含层多神经元拟合像元校正曲线, 有效降低拟合误差, 并通过实验验证了算法的合理性。结果表明, 改进算法在图像的局部非均匀性, 粗糙度方面相较于传统算法分别降低了 27%和 28%, 非线性响应像元校正曲线拟合误差降为传统算法的 30%。

针对星敏感器高精度测量需求, 提出了一种载体运动情况下的非线性误差解算方法。分析了星敏感器的误差来源, 建立了其测量矢量的线性误差模型；然后根据星敏感器工作特点及非线性误差来源, 提出了具有明确物理意义的非线性误差模型改进算法。以某弹载星敏感器为例进行了实验, 结果表明, 该方法可更好地辨识各项误差大小, 对提高星敏感器的标校精度和工作性能具有一定的指导意义。