为了研究电控相位延迟对矢量涡旋光偏振态的影响规律, 采用半波液晶可变延迟器和液晶q波片搭建了电控矢量涡旋光的全斯托克斯偏振测试实验装置, 进行了电控矢量涡旋光的斯托克斯参量传输特性的Muller矩阵分析和实验验证。通过对输入偏振光进行连续相位调控, 获得了其通过调谐q波片后的输出光束偏振态演变规律。结果表明, 电控相位延迟会改变角向和径向偏振光的局域偏振椭偏度, 且随电压变化呈线性关系, 同时偏振态演变会影响矢量涡旋光的输出光强。 此研究对于探索电控矢量涡旋光的偏振转换有着重要的意义。

航迹规划与航迹跟踪的结合是无人飞行器执行地形跟随任务的方案之一。根据目标区域地形高程数据, 将地形跟随最优航迹规划转化为二次规划问题。以矢量场法为制导策略, 并给出可行矢量场的参数设计和以航迹倾斜角为被控量的航迹跟踪控制器。仿真验证规划结果满足地形跟随的预定安全高度要求和飞行器机动性能约束, 所提制导策略具备精确且可靠的航迹跟踪能力, 两者结合可有效完成地形跟随任务。

在战场复杂电磁环境下，保证蜂群无人机编队机间飞行安全和编队内可靠通信尤为重要。本文提出一种蜂群无人机编队内无线紫外光协作避让算法，结合无线紫外光覆盖特点设计紫外虚拟围栏避让策略，基于增强矢量场直方图法针对无人机在避让时的运动状态的代价函数进行改进，采用无迹卡尔曼预测器预测邻近无人机的飞行状态。在两种预测场景下的避让仿真中，结果表明，与增强矢量场直方图法进行对比，本文算法的整体运动轨迹平滑，局部避让时无明显抖动，避让路径总长度平均减少3.46%，总耗时平均减小18.94%，验证了蜂群无人机编队内无线紫外光协作避让算法的有效性。

提出了一种对姿态稳健的鼻尖点快速定位算法。在局部基准坐标(LRF)下计算顶点的平面距离能量,并设计了一种新的迭代筛选算法,计算得到候选点;计算候选点集中的每个顶点在人脸三维矢量场中的散度,将散度值最大的顶点作为鼻尖点。在FRGC v2.0和Bosphorus人脸库上对算法进行验证,在Bosphorus库上最终平均每张人脸定位仅耗时0.62 s,在FRGC v2.0库上的定位准确率为95.6%。最后与当前其他算法进行对比,所提算法在速度和精度上均取得了较好的结果。实验结果证明所提算法不仅有望达到实时处理的要求,还具有较高的准确率,且对人脸姿态变化具有稳健性。

主要对基于速度矢量场的无人机编队协同保持问题进行研究。首先以Leader-follower编队为研究对象, 建立了无人机数学模型。在此基础上, 借鉴人工势场法, 引入相对速度矢量, 给出无人机间的引力函数和斥力函数, 完成了速度矢量场建模。在速度矢量场作用下, 无人机编队能够实现队形保持, 并保证无人机之间不会相互碰撞。最后搭建仿真验证平台, 验证了该算法的可行性和有效性。

基于统计相似理论，利用完全相干所隐含的两点处光场分量间的关系，分别对Wolf和Setl定义下完全相干所对应的偏振特性进行研究。分析完全相干所包含的光场偏振度特性以及偏振部分的偏振态分布特征，并找出光场分量间的线性特性与椭圆率和方位角之间的关联形式，最后进行了模拟仿真实验。结果表明，基于Wolf定义的完全相干，两点处光场的偏振度可以是任意的，但是这两点处的偏振度以及交叉偏振度绝对相等，且两点光场完全偏振部分的偏振态也完全一致；基于Setl定义的完全相干，对应着两点处的光场均是完全偏振的，但是这两点光场的偏振态并不一致，而且它们的椭圆率以及方位角之间并无特定联系。

在单层球形逆反射器的基础上,提出双层球形逆反射器,根据单个折射球面的物像位置关系和矢量场的光线追迹方法,推导得出内外层折射率和曲率半径之间的关系,及逆反光束的发散角与入射高度、球差之间的变化关系.利用ZEMAX设计了视场±60°,工作波段632.8 nm的双层球形逆反射器和改进的双层球形逆反射器.优化后的两种球形逆反射器在各个视场下的点列图直径的均方根值均小于艾里斑直径4.632μm,最大球差不大于0.045 mm,即逆反光束最大发散角不超过0.1 mrad.仿真模拟结果表明,两种球形逆反射器在各个视场下的逆反光束到达接收面的光通量分别为48.769 lm和44.249 lm,入射光通量为54.594 lm,逆反效率分别达到89.33%和81.05% .

基于变分法提出用于计算灰度图像梯度矢量场的非线性偏微分控制方程, 利用图像梯度矢量场的拓扑性, 可实现骨架线的提取。该方法的主要优点是它的简单性, 可直接应用于灰度图像, 不需要任何的分割处理。把提出的方法应用于牛顿环干涉条纹中, 并与广泛使用的分块二值化细化算法和极值跟踪法进行了比较, 实验结果表明了本方法的良好性能。

在激光熔覆中，金属粉末粒子的运动情况直接影响熔覆的效果。由于金属粉末粒子的平均直径只有50 μm，同时因为其相互间碰撞，运动行为极其复杂，所以粒子的运动很难测量。讨论了应用数字粒子图像测速来对粒子的运动进行测量的方法，采用这种方法，可以通过两张具有一定时间间隔的图片来确定粒子流的位移矢量场。速度场可以通过位移场除以时间间隔得到，从而确定粉末流的汇聚角、发散角以及纵横方向的速度分布。结果表明，粒子测速方法可以满足粉末测速的需要，对激光熔覆工艺具有指导作用。

在弱渐变假定下,研究了抛物型渐变光纤传导模式的截止频率对折射率参量的依赖关系。采用矢量场法,得到了在弱导条件下传导模式的特征方程和截止频率的近似计算公式。引入了介电比γ,它是由光纤三个折射率参量所确定的常数。在弱导近似的条件下,归一化截止频率仅与γ这一个变量有关,任一渐变抛物型光纤的实际截止频率可通过γ而由归一化截止频率简单求得,从而找到了渐变光纤的实际截止频率与归一化截止频率间的联系。给出了归一化截止频率随γ的变化曲线,归一化截止频率随γ的增加而单调上升,但HElm模截止频率的上升规律与其他模式不同。