海面舰船复合场景电磁散射模型与应用研究

开展海上舰船目标复合场景电磁散射机理和模型研究对于海洋环境中的船只监测以及分类识别有着重要的指导意义。面向高分辨雷达对海探测需求,介绍了研究团队近年来针对海洋环境提出的一系列电磁散射模型,具体包括：1)针对海面电磁散射提出的毛细波修正面元散射模型,面元化的简化小斜率近似模型以及针对高海情海面提出的考虑破碎波影响的面元化散射模型;2)针对电大尺寸目标提出的几何光学/物理光学混合算法及其硬件加速实现方案;3)针对船海复合场景提出的面元散射模型与几何光学/物理光学混合方法。最后给出了电磁散射模型在海杂波特性仿真分析、电大尺寸目标雷达特性分析、目标及船海复合场景高分辨合成孔径雷达图像仿真与目标探测等中的应用。     

飞行器表面缝隙电磁散射特性研究

 在常规飞行器的各类电磁散射源中,缝隙属于弱散射源,但对于隐身飞行器,缝隙电磁散射不可忽略。为研究飞行器缝隙电磁散射特性,在不同极化下,将缝隙置于金属平板的对角线,削弱金属边缘电磁散射影响。通过系列雷达散射截面(RCS)测试分析,得到了缝隙电磁散射随缝隙宽度、（多缝隙）缝隙间距的变化规律,以及其极化特性。不同宽度单缝测试结果表明:对于水平极化,缝隙宽度小于波长的1/4时,缝隙的宽度增加将导致缝隙引起的表面波散射快速增长,反之,呈下降趋势;对于垂直极化,缝隙宽度较小时试件的电磁散射与无缝金属平板接近,当缝隙宽度大于波长的1/2时,宽度增加时,其散射增强。多缝隙测试结果表明缝隙间距会影响散射的空间分布、波峰位置,可以理解为对各单缝隙散射叠加效果的影响。垂直极化影响强于水平极化。     

原子氧对碳纤维增强氰酸酯复合材料的侵蚀及机理研究

针对碳纤维增强氰酸酯复合材料(CFCE)开展原子氧暴露试验及反应产物原位测量的散射试验,并进行暴露前后的质量损失、SEM及XPS试验。结果表明,该材料的受原子氧腐蚀率为(2.20±0.36)×10~(-24)cm~3/atoms。受原子氧腐蚀后,样品表面C元素相对原子浓度增加,O元素基本不变;表面的树脂脱落,碳纤维暴露在原子氧环境中,表面出现蚀坑,且数量及形状逐渐变大,蚀坑相连,最终沿纤维方向形成一条沟壑。高能氧原子与复合材料发生反应,生成产物CO、CO_2、H_2O、OH和CH_3。     

雷达杂波高精度模拟技术研究

雷达杂波模拟是现代雷达系统研制中不可或缺的一部分。从实际工程应用为出发点，结合理论研究，深入探讨了雷达杂波建模与仿真、划分雷达散射单元以实现多散射点和数字正交调制等相关方法，提出了一种高实时性、高精度的雷达杂波模拟实现方案。该方案基于数字射频存储(DRFM)理论框架，对相关杂波信号模拟、仿真方法进行了技术验证，并使用Matlab平台实现了杂波实时模拟仿真，采用多级滤波器实现了杂波信号内插以提升信号采样频率；通过FIFO等延时模块控制基带信号延时量，将散射点数提高到64点，实现了对雷达散射单元的高精度划分。整体利用System Generator开发平台搭建实验模块，实现了多散射点模式下，杂波信号与基带信号的数字正交调制。该设计方案可为后续雷达模拟器的硬件研发提供必要的参考。     

基于滑动截获和信号相关的对流层散射频谱感知

为提高对流层散射频谱感知的性能，提出了适应对流层散射多径衰落信道的频谱感知方案。针对对流层散射频谱感知性能低下的问题，在分集接收的基础上，分析对流层散射信道的时域扩散特性，提出滑动截获的方式截获信号，计算其最佳截获长度。同时，为降低噪声对检测性能的影响，利用信号的相关性，求出各截获窗内信号的相关矩阵，构造统计量，分别推导在Nakagami-m衰落信道模型下不同分集数时的检测概率和检测门限。通过仿真实验分析，验证在不同条件下所提频谱感知算法的性能，与传统算法相比，所提算法在对流层散射信道中适应性更好、性能更强。     

基于ISPSO的半透明介质中多种辐射特性参数反演（英文）

半透明介质广泛存在于工业和化工设备中，其热辐射特性在研究介质传热过程中起着重要作用。本文提出了一种改进的随机粒子群优化（Stochastic particle swarm optimization, ISPSO）算法，从角度光散射测量信号中反演半透明介质的热辐射特性参数，即吸收系数、散射系数和不对称系数。研究结果表明，与随机粒子群算法（Stochastic particle swarm optimization, SPSO）相比，ISPSO算法避免了局部最优和收敛精度低的现象，即使在5%的随机测量误差下也能获得合理的检索结果。当只需要研究两个参数时，反结果的鲁棒性是令人满意的。当反演的参数较多时，反演精度会降低。此外，在5%随机测量误差下，同时反演多个辐射特性参数时，即吸收系数、散射系数和不对称因子，本文提供的方法仍能得到满意的结果。结果表明，本文提供的反演方法是一种有效可靠的方法，可以同时估计半透明介质中的多个辐射特性参数。     

一种方形腔体的目标散射特性及测量方法

雷达散射截面(RCS)是评价飞机隐身性能的重要指标，进气道对飞机的RCS有较大贡献，研究飞机进气道的散射有重要意义。相对于普通凸表面类型目标，进气道属于腔体，在远场条件计算、测量系统配置方面都需根据自身特有的散射机理做相应调整。借鉴矩形波导与远场关系理论，分析进气道等腔体类型目标的散射规律，判断进气道散射只与口面场有关。以一种方形腔体为例，采用几何光学法进行定量回波分析，通过电磁仿真软件FEKO进行仿真计算验证理论推导的正确性。在紧缩场和普通远场2种环境下，对腔体目标进行RCS对比测量研究。数值计算和实验测量的结果表明:对进气道等腔体类目标进行散射测量时，测试场仅需保证口面尺寸满足远场条件即可，但是测量系统需要具备2~5倍进气道长度的测量能力。      

基于双臂螺旋天线的箭载天基遥测系统设计

为满足运载火箭轨道作业段遥测全帧码流中有效载荷姿态、冲击、速率等关键信息参数的挑路、帧重构及传输的需求，提出了一种基于双臂螺旋天线的箭载天基遥测系统设计。本文在通过COMSOL仿真软件对系统双臂螺旋天线在轴向工作模式下的散射参数(Scatter参数，S参数)和远场辐射方向图进行电磁波、频域及重力场耦合仿真分析的基础上，选择了385 MHz、4.77 GHz频段作为主、备份频段进行天基遥测数据的传输，最后在整箭模拟飞行测试中进行了天基遥测系统空间衰减等效实验。实验结果表明，地面天基检测站“捕获”、“载波”、“帧同步”、“符号同步”功能正确，精准完成了箭载天基遥测系统状态锁定，近地轨道处遥测数据传输速率稳定保持在1.2 Mbps,系统链路余量充裕，与现有系统相比同等条件下的箭地通信速率提升比至少达到了76%。     

相关光子自校准光谱辐照度测量不确定度分析

基于自发参量下转换原理产生宽波段相关光子辐射定标光源,结合传统的光谱辐照度观测仪器,提出一种新型的相关光子自校准的光谱辐照度测量方案。介绍了光谱辐照度测量原理和系统组成,开展了“通道量子效率→光谱光子数率→光谱辐射功率响应度→光谱辐照度”量值传递路径研究,建立了自校准光谱辐照度测量仪的辐射测量模型,详细分析和评估了该仪器的光谱辐照度测量不确定度。将488 nm激光经积分球、平行光管准直后作为辐照度定标光源,开展了相关光子自校准光谱辐照度测量仪与参考辐照度计的比对实验,初步验证两种测量方法的一致性优于4.2%。