面向遥感应用的飞秒激光在轨传输规律仿真研究

飞秒激光大气传输具有丰富的非线性效应,产生的等离子体光丝由于传输距离长、发散角小、峰值功率高等特点,有望推动新型天基激光雷达发展。文章面向遥感应用,瞄准飞秒激光脉冲400km超长距离传输可行性开展研究,完成飞秒激光脉冲在轨传输规律仿真研究。文章首先介绍飞秒激光在轨传输仿真模型的构建机理,验证其有效性,在此基础上,仿真分析了飞秒激光脉冲宽度、脉冲半径、脉冲能量对飞秒激光在轨传输规律的影响,解决了飞秒激光脉冲大气超远程传输仿真的关键问题,说明了其在天基产生、传输与应用的可行性,为后续天基系统论证提供必要基础。     

调频调相应答机距离零值测量新方法

叙述了分频调制度变换器的工作原理和时延测量。提出了根据测量FM信号源大频偏调制与小频偏调制的时延差来挑选出恒时延FM信号源,采用恒时延FM调制器构成FM—PM应答机（或FM—PM测距地面站）距离零值测量方法和设备,这是FM—PM体制侧音测距系统的一种距离零值测量新方法;提出了采用分频调制度变换器和非恒时延FM信号源构成FM—PM应答机（或FM-PM测距地面站）距离零值测量方法及设备。     

基于感应耦合式无线能量传输的 微纳聚合体航天器电源系统设计与验证

微纳聚合体航天器是一种以机械或电磁锁紧机构实现各模块化基本单元航天器连接的新型航天器架构,可以灵活实现在轨组装与自重构以满足不同任务需求。但是,基于传统电连接器的电气互联方式无法适应模块化航天器间灵活交汇对接与快速分离需求。针对上述问题,文章建立了基于感应耦合式双向无线能量传输的微纳聚合体航天器电源系统架构,根据地面演示验证需求分别设计了能源核航天器和载荷任务航天器电源系统参数,然后根据各模块化航天器间非接触供电需求,设计了双向无线能量传输单元参数,最后通过地面演示试验验证了基于双向无线能量传输的微纳聚合体航天器电源系统架构可行性,单级无线能量传输功率在20W~30W时传输效率稳定在75.8%以上,通过效率优化提升至95%以上,将可实现四个基本单元航天器的多级功率传输。     

电场耦合式无线电能传输技术在 航天领域应用前景展望

将无线电能传输技术引入航天器的旋转供电中是推动航天器进一步发展的重要手段。而现有应用最广的磁耦合式无线电能传输技术（inductive power transfer,IPT）因成本高、重量大、存在涡流损耗等缺陷而难以在航天领域中得到大规模应用。而电场耦合式无线电能传输技术（capacitive power transfer, CPT）以其成本低、重量轻等优点,近年来受到广泛关注,在航天领域具有巨大潜力。从传统IPT技术在航天领域应用的缺陷入手,分析将CPT技术引入航天领域无线供电场景的重要性。进而介绍了CPT技术的发展历程与基本原理,并对CPT技术在轻量化、大功率、旋转型三个领域的研究现状进行综述来论证其在航天领域应用的潜力。最后总结了CPT技术在航天领域应用存在的问题并分析了解决这些问题可行的技术手段。     

基于VRT的气象粒子群时域回波仿真研究

随着雷达使用频段提升,降雨、云雾等气象因素对雷达探测的影响逐渐不可忽视。为研究气象粒子群对雷达探测工作产生的影响,文章总结了电磁波在不同类型气象粒子群下的谱分布与衰减特性;再根据粒子谱方程给出气象粒子群的模型信息;最后基于矢量辐射传输方法,提出了一种改进的气象粒子群时域回波快速仿真的方法,包括分区加速、传播路径判断的优化,在大体量粒子群回波建模中的优化效果可达到普通方法的20倍左右。结果表明,雨粒子群对雷达探测工作会造成较大的杂波,其杂波幅值约为发射功率的10-4倍;云粒子群的时域结果存在较强的随机性;雾粒子群时域结果均匀且幅值较低。文章针对不同类型气象粒子群时域回波的仿真结果与分析,对雷达的精准探测研究具有一定参考价值。     

用于微波无线能量传输的无衍射电磁超表面设计

微波无线能量传输作为一种远距离能量传输技术受到广泛关注,但是电场随着距离增加会快速衰减。为了减缓电场衰减趋势,提高接收端功率,文章推导出了用于产生无衍射波束的相位计算表达式。另外,设计了一款相位覆盖360°,传输系数优于-3dB的相位控制单元,并利用该单元设计了一个口径为500mm的超表面。仿真和实测数据显示,在加载电磁超表面后,电场明显增强,能量更加集中。微波无线传输实验结果表明,在发射总功率为36dBm时,相较于无电磁超表面情况下,接收端接收的能量最大可以提升9倍之多,证明了设计出的电磁超表面助于提高微波传能系统的传输效率。     

无人机网络中数控分离的安全传输机制

数据和飞控指令的安全性是无人机网络安全性的一个重要方面。针对现有的无人机网络安全机制中的不足，本文提出了一种数控分离的安全传输机制。针对无人机向地面站发送的数据采用基于高级加密标准的计数器和密文分组链接消息认证码（AES-CCM）认证加密机制的数据安全传输协议，保证数据的机密性和完整性，针对地面站向无人机发送的飞控指令设计了基于一次签名的飞控广播认证协议，保证飞控指令的完整性。通过安全性分析，证明所提出的方案能够保护数据的机密性和完整性，以及飞控指令的完整性。最后，通过仿真试验分析了所提出方案的性能，结果表明，所提出的数据安全传输协议发送100B和1KB的消息时，平均每个消息的认证加密时间和解密验证时间均不超过1ms；所提出的飞控广播认证协议在使用不同的哈希函数时，对1MB的飞控指令生成签名和验证签名的时间为1～2.7ms，在实际应用中具有高效性。     

基于北斗空时信息的安全通信方法

随着5G大规模商用和6G研发的启动,天地一体已成为未来移动通信发展的共识,然而空口边界被无限扩大,使无线通信安全面临着前所未有的严峻挑战,我国北斗三号卫星导航系统的全球位置信息服务为安全通信与定位导航的学科交叉提供了可能。提出了一种利用用户空时信息进行加密的安全通信方法,该方法是一种利用位置和时间唯一性的加密技术,通过北斗卫星导航系统的定位授时服务获取用户的空时信息,基于短报文业务实现信息共享,在传统加密算法的基础上提供额外安全层。该方法在密钥生成阶段提出了一种基于MD5信息摘要结合Logistic混沌映射的密钥生成算法(MD5-Logistic),使加密过程随位置变化而动态更新。仿真结果表明,该算法生成的密钥具有较高随机性,且有效降低了生成密文与明文间的相关性。在此基础上,为提升对定位误差的容忍能力,引入容忍距离概念,将解密范围从一点扩大为一个区域,使系统的鲁棒性及实用性得到显著提升。最后通过实测得到通信成功率与容忍距离间的关系,并给出合适的容忍距离。     

远距离大容量连续无线功率传输的机遇与挑战

远距离大容量连续无线功率传输是支撑空间太阳能开发利用和碳中和目标实现的未来可行路线之一。首先介绍了远距离连续大功率无线功率传输的应用需求和当前面临的发展机遇，针对具体应用提出了对该技术的具体需求；然后论述了国际范围内远距离连续大功率无线功率传输的最新研究进展。结合发展态势和应用需求，阐述了技术发展到目前所面临的挑战，并针对这些挑战提出了发展建议。     

平流层艇载风速计非接触供电系统的设计

针对平流层艇载风速计电滑环供电方式的不足，设计了基于DSP控制的艇载风速计非接触供电系统。利用电磁感应原理，明确了非接触供电系统的组成；通过建立系统等效电路模型，分析了影响系统传输效率及传输功率的因素；结合艇载风速计的结构及应用背景，借助ANSYS Maxwell电磁仿真软件设计了嵌套式松耦合线圈。通过对系统主要电路进行仿真并搭建基于DSP控制的原、副边电路，对系统的工作特性进行验证，仿真及试验结果表明：基于DSP控制的平流层艇载风速计非接触供电系统能够实现良好的非接触能量传输，降压后可为平流层艇载风速计供电。