为获得样品多点数据，光谱共焦位移传感系统在移动测量时会产生抖动效应，引起测量数据发生漂移，文中基于已实现的光谱共焦厚度测量系统，研究抖动的影响并探究抖动补偿算法。首先，基于光谱共焦厚度测量模型及抖动存在时探头相对于光轴发生一定倾斜，推导了抖动对厚度测量影响的关系模型，并采用蒙特卡洛法分析了4种样品在不同程度随机抖动下的厚度概率密度函数，将解析结果与蒙特卡洛仿真结果进行比较，验证了厚度概率密度函数表达式的正确性。结果表明：抖动效应导致测量性能下降，尤其在样品厚度较大时；而抖动标准差较大时，较薄的样品具有更好的抗抖动性能；为补偿抖动的影响，提出采用Savitzky-Golay滤波及高斯拟合实现滤波和光谱信号峰值波长的提取，并建立了抖动误差补偿算法；最后，对厚度为(1.0±0.1) mm的样品进行实验测量，测得平均厚度为1.0640 mm，补偿后的相对标准偏差为0.29%，验证了抖动补偿算法的有效性。文中的研究内容对提高系统测量稳定性及测量精度有一定的指导意义。

针对特定环境下实现目标定位的应用需求，对基于偏振紫外光单次散射的非视距目标定位系统性能进行了研究。首先利用矩阵光学的方法推导了系统接收光强与方位角及定位距离之间的关系。其次建立了基于偏振紫外光传输的大气湍流模型，利用MATLAB对模型中的各量进行了仿真。研究结果表明：定位距离、湍流强度以及收发仰角增大都会导致系统性能下降，若要求系统中断概率低于10^-2，则定位系统在弱湍流和强湍流环境中的定位范围应分别在1~200 m和600 m内。此外收发仰角越小系统性能越好，因此为达到非视距定位的目的可将系统收发仰角都设为25°。

为了实现径向梯度折射率（GRIN）透镜厚度的准确测量，对偏心引起的径向GRIN透镜厚度测量误差进行了研究。介绍了光谱共焦厚度测量系统的工作原理，利用径向GRIN透镜的光线径迹方程，在笛卡尔坐标系下结合光学拉格朗日函数、光线弧微分方程等，建立了径向GRIN透镜的厚度测量模型。然后，对径向GRIN透镜偏心引起的光谱曲线谱峰漂移，进而造成的厚度测量误差进行了理论研究及仿真分析，并通过搭建实验平台，利用精密位移台驱动GRIN透镜来模拟透镜偏心，完成了偏心影响下的厚度测量。实验结果表明：径向GRIN透镜的偏心程度越大，引起的测量误差越大，轴向测量位置的影响可忽略不计，验证了理论分析的正确性；实际厚度为4.012 6 mm的GRIN透镜，校正偏心后的厚度测量误差为4.6 μm，验证了光谱共焦法能够实现径向GRIN透镜厚度的精密测量。

太赫兹波由于其特有的透视性、 安全性及光谱分辨本领高等特点, 为太赫兹时域光谱技术(Terahertz time-domain spectroscopy, THz-TDS)在物质检测、 物质结构辨别、 物质定性及定量分析等方面的应用奠定了基础。 药品, 作为预防和治疗疾病并规定有适应症或者主治功能的物质, 一直跟人们的生活息息相关。 但是, 近年来药品由于质量问题从而危害人们身体健康的新闻屡见不鲜, 迫切需要行之有效的药品检测方法的呼声越来越多。 而太赫兹时域光谱技术作为一种新型的无损检测的光谱技术, 逐步开始被应用到药品检测中。 基于此, 采用太赫兹时域光谱技术研究了对乙酰氨基酚的太赫兹特征谱。 首先, 采用太赫兹时域光谱技术测试了对乙酰氨基酚在0.3~4.5 THz范围的太赫兹光谱, 实验获取了六个特征吸收主峰和一个肩峰, 分别位于1.46, 1.88, 2.11, 2.52, 2.95, 3.48和4.27 THz; 接着, 采用密度泛函理论对光谱进行解析, 基于气态理论的计算结果, 发现实验吸收峰有分子内作用力的贡献, 但由于其未能考虑分子间作用力, 无法全面对实验吸收峰进行解析; 进一步, 采用固态密度泛函理论模拟, 经过实验和理论结果对比, 发现1.46和2.11 THz的吸收峰既有分子间作用力也有分子内作用力, 1.88, 2.52和2.95 THz处的吸收峰主要来源于分子间作用力, 3.48和4.27 THz处的吸收峰主要来源于分子内作用力; 最后, 对商用品牌中美史克牌的对乙酰氨基酚片做了变质处理, 测试其在变质前后0.3~2.75 THz范围内的太赫兹特征峰, 通过比较发现, 商用药片与对乙酰氨基酚样品的吸收峰完全匹配, 说明可以借助THz特征峰对药品进行标定; 通过对比对乙酰氨基酚片变质前后的THz吸收谱, 发现变质后的药片原有的THz特征峰基本消失, 这一方面说明位于0.3~2.75 TH范围内的THz特征峰1.46和1.88 THz虽有分子内作用的贡献, 但是主要源于分子间作用力, 另一方面也说明随着药品化学特性变化, 其对应的THz指纹吸收峰也会发生改变; 变质后的药片产生了位于0.69 THz的新特征吸收峰, 说明药片在变质后已经形成新的分子间作用力, 药品的化学性质已经发生了变化, 产生了新的物化功能。

在线捕获GEO远距离暗弱目标，实时监视轨道目标状态对于空间安全具有越来越重要的意义。在灵敏度接近14 Mv情况下，密集恒星、恒星散射光效应将极大影响目标探测。为解决上述问题，提出一种背景稠密恒星同步剔除和空间目标证认方法，利用目标短时间内规律运行的特征，实现目标的捕获、分类和在线跟踪，地面仿真和试验充分验证了方法的有效性和准确性。文中方法对于太阳系内行星、小行星探测等深空项目亦具有重要的借鉴意义。