基于黑磷的多共振折射率传感器研究

为解决传统等离子光学传感器的局限性,提出了一种基于黑磷(BP)的多共振非等离子体的光学传感器,该传感器采用单层黑磷和简单的介质结构,通过磁共振增强红外波吸收。由于黑磷的各向异性,该传感器可以在不同晶体方向上实现不同的灵敏度和品质因数(FOM)。通过优化传感结构,在8μm波长附近的不同黑磷晶体方向上均得到了2个极窄的共振峰、极低的半高宽,提高了传感器的灵敏度,吸收率最高达到了99.6%,灵敏度最高可达180nm/RIU,FOM可以达到261nm/RIU。并利用耦合模理论对仿真结果进行了验证,揭示了其物理机理,证实了该传感结构在未来的光学传感领域有巨大的潜力。

考虑接缝传荷作用的机场水泥道面板边应力折减分析

板边应力折减系数是设计水泥混凝土道面的重要参数之一,目前中国和美国在计算水泥道面结构厚度时均按照25%的折减系数考虑接缝的传荷作用,但与实际情况相差较大。基于现场测试数据,统计分析了不同结构和接缝类型影响下板边应力折减的变化特征;同时结合我国机场水泥道面结构特点,采用有限元方法探究了道面结构参数和接缝刚度影响下道面板边应力折减的变化规律。结果表明:板边应力折减系数与道面结构参数和接缝类型密切相关;相较于基层厚度和基层模量,板边应力折减系数对板厚和地基反应模量变化更敏感,随板厚增大而增大,随地基反应模量增大而减小;板边应力折减系数随着接缝刚度增大呈现出"S"型增长,且随接缝传荷系数的增加呈现二次函数的增长趋势,由此给出了不同接缝传荷状况下板边应力折减系数的值。

基于解耦原子范数最小化的二维DOA估计

近年来,原子范数最小化算法成为DOA估计领域的重要工具。针对二维DOA估计中解耦原子范数最小化DANM算法只适用于单快拍的场景,提出一种适用于多快拍场景的改进DANM算法。首先,通过改变DANM算法中的优化模型结构,进一步将基于矢量化的传统2D ANM求解模型解耦为2个一维ANM求解模型,使其适用于多快拍的场景;其次,为了避免大快拍所带来的高维度计算,将接收数据及其转置的协方差矩阵分别作为2个维度ANM求解模型的计算数据用于模型求解,使该维度的ANM求解模型维数限定于有限的传感器数目;最后,通过MUSIC算法求出每个维度的DOA,并利用简单的2D配对方法进行配对得到2D DOA估计。数值仿真结果证明该算法保持了ANM类算法的估计性能优势,与DANM算法相比提高了估计精度和稀疏恢复能力,与基于对偶的2D ANM算法相比显著缩短了计算时间。

基于TR技术的sin-FDA-MIMO距离角度联合估计

多输入多输出正弦频控阵雷达能够对目标在空间中的距离和角度进行二维估计,如何提高估计精度尤为重要。为了提高sin-FDA-MIMO目标距离角度联合估计精度,引入时间反转技术,利用信号多路径传播的空间多样性来提高距离角度估计算法的性能。首先分析了sin-FDA-MIMO的接收信号模型,然后推导了基于TR技术的sin-FDA-MIMO雷达的接收信号模型,对两种信号接收模型分别采用Capon和MUSIC算法进行单目标和双目标距离和角度的估计。最后通过仿真验证了该方法的有效性和正确性。

基于MUDW的多测点齿轮故障信号融合处理

针对传统齿轮故障信号处理中,对单一信号进行处理造成的敏感特征信息遗失问题,提出形态非抽样小波(MUDW)的多测点齿轮故障振动信号融合预处理方法,以充分利用各信号所蕴含的特征信息,减少噪声及干扰成分的影响。该方法首先应用时域同步平均(TSA)对各通道信号进行预处理;然后,根据形态非抽样小波的基础框架将信号分解,并采用相关峭度(CK)和加权运算的方式,表征各分解层近似信号对故障特征的贡献量,提高有用近似信号的比重;在此基础上,建立融合准则将各分解层信号进行融合,改善重构信号的特征信息;最后,齿轮裂纹故障实验证明:该方法能够较好地抑制噪声,明显突出故障齿轮啮合频率及其倍频,融合效果理想。

基于余弦代价函数的双模盲均衡算法

盲均衡算法不需要训练序列,就能够有效降低码间串扰(ISI),但是在脉冲噪声环境下,现有单滤波器均衡算法不能有效平衡收敛速率与均衡误差,算法收敛后ISI仍然较高。针对上述问题,提出了一种基于余弦代价函数的凸组合双模盲均衡算法。该算法将2个盲均衡器并联使用,其中一个作为快速滤波器以保证收敛速率,另一个作为慢速滤波器以降低均衡误差。为了进一步抑制脉冲噪声,将分数低阶统计量引入到基于余弦代价函数的盲均衡算法和基于判决反馈准则的盲均衡算法中,并分别作为快速滤波器和慢速滤波器的权向量更新算法。仿真实验表明:当噪声设置为25 dB的高斯白噪声时,新算法收敛后ISI会低于常模盲均衡算法CMA和基于余弦代价函数的盲均衡算法CCF,星座图也较为清晰;当噪声环境为28 dB的α稳定分布噪声时,新算法利用分数低阶统计量以抑制脉冲噪声,能够得到较低的ISI和清晰的星座图,而凸组合结构兼顾了稳态误差与收敛速率,在进一步降低稳态误差的同时确保了较快的收敛速率。

一种低剖面、低RCS兼具高增益特性的覆层微带天线设计

设计了一种低剖面覆层微带天线,兼具高增益、低雷达散射截面积RCS特性。覆层单元上表面为加载集总电阻的方环贴片,具有吸波和部分反射特性,下表面为"十"字开槽的金属镀层,将覆层与上表面加载同相反射特性的AMC单元的原始微带天线一体化设计,因覆层厚度可作为部分反射路径以及加载同相反射AMC单元,极大降低剖面。另一方面覆层上表面与AMC单元形成Fabry-Pérot谐振腔,改善天线辐射特性。仿真与实测结果表明:相对于原始天线,该覆层天线在整体厚度只有7mm的前提下,反射系数|S11|<-10dB带宽由原来的13.84～15.24 GHz稍频偏到13.8～15.36 GHz;增益也得到较好的改善,在14.40～15.42GHz增益提高了3dB以上,最大提高增益6.29dB;天线在6～17GHz频段内有不同程度RCS的减缩,在宽角域内实现了RCS减缩,其中6dB减缩带宽为8.86～13.56GHz,最大减缩量为14.8dB。

BST薄膜的制备工艺与太赫兹介电特性测试

经过多组对比实验,通过XRD、AFM、SEM等表征手段优化了BST薄膜的制备工艺。结合BST基薄膜器件的电极制备、微结构加工制备了太赫兹频段电可调的频率选择表面。通过太赫兹测试系统验证了在太赫兹频段BST薄膜的可调性,在电场作用下通带频率可以从0.85THz调节到0.87THz,结合仿真研究给出了确定铁电薄膜在THz频段介电参数的方法。相关研究可用于精确测定铁电薄膜在THz频段的介电特性,为铁电薄膜功能器件的研制提供精确的介电参数测试方法。

高强合成纤维混凝土机场道面接缝抗冲击性能

针对高强合成纤维对机场道面接缝处的抗冲击性能改善作用进行了研究。研究中采用改制后的混凝土路面轮辙试验机进行轮式抗冲击试验,以混凝土脱落量来衡量其损伤程度。试验试件分为无错台和有错台2组,模拟机场道面接缝处的实际情况。结果表明:对于2组道面试件组,冲击荷载作用次数的增加均会导致混凝土脱落量的增加。对于无错台试件,1 000次冲击作用后,纤维掺量为1.4kg/m3的混凝土脱落量比普通混凝土减少51.1%。对于有错台试件,随着纤维掺量增加至1.4kg/m3,混凝土脱落量分别减少73.3%,72.5%,46.6%。这说明高强合成纤维掺量的增加可以有效减轻接缝两侧边角和错台边角的混凝土受冲击脱落现象,且改善效果越来越明显。

求解软时间窗装卸一体车辆路径问题的布谷鸟算法

带软时间窗的装卸一体车辆路径问题是组合优化中典型的NP-hard问题,针对标准布谷鸟搜索算法后期收敛速度慢,容易陷入局部最优的缺陷,提出了节约算法和随机概率混合的初始化改进策略以及动态发现概率和信息素导向变异机制的改进策略,通过标准测试函数对算法进行定量测试,证明了改进布谷鸟搜索算法的性能优势。将改进的算法应用于求解带软时间窗装卸一体的车辆路径问题,并与现有的优秀算法进行对比,验证了改进的布谷鸟搜索算法在实际工程领域的优越性。

基于最小二乘的地磁场测量误差补偿技术

地磁导航中获取地磁场的精确测量值是进行地磁匹配导航的前提和基础。针对实际地磁测量中磁力仪易受环境磁场干扰带来的影响补偿效果的问题,首先分析了软磁误差以及硬磁误差对磁场测量的影响效果,建立了地磁测量误差的参数化模型。采用ANSYS仿真软件,通过3对内径不同的亥姆霍兹线圈产生了3个方向的匀强磁场,从而实现了对地磁场的模拟。在此基础上,将磁力仪和干扰源建到仿真模型中,通过360°旋转磁力仪分别得到了有干扰和无干扰时的三维磁场值,然后采用最小二乘算法对模型参数进行了估计,最终实现了对磁场测量误差的补偿。仿真结果表明:该方法简单易行,简化了参数的求解过程,具有较高的误差补偿能力,地磁测量误差可以从20 000多纳特减少到几个纳特。

无人机集群网络中一种基于链路质量预测的按需路由算法

无人机集群网络,相较于传统Ad Hoc网络,其节点速度更快,拓扑变化更剧烈。传统路由算法已难以满足无人机集群作战需要。因此,提出一种基于链路质量预测的按需路由算法。通过链路稳定度和节点拥塞度评估当前链路质量,并以此作为选路标准。同时,通过灰色-WNN组合预测模型,对相关参数进行合理预测,并以此估计链路稳定性与节点拥塞程度,进而对链路质量进行提前评估。算法根据得到的链路质量预测值来优化路由发现与路由维护过程,避免无人机的高动态特性对集群网络的不利影响。仿真结果表明,与AODV及其他相关改进算法相比,该算法明显改善了网络性能,减少了路由断裂的次数,大幅降低了节点高速移动时的路由开销与平均时延,使分组投递率得到明显提高。

战斗机网络攻击指令引导控制方法

对战斗机网络攻击指令引导控制方法进行了研究。建立了导弹拦射攻击模型和导弹发射边界模型;以航向角和高度为引导指令建立网络指令引导解算模型;基于典型作战场景对上述模型进行仿真实验分析。仿真结果表明:不管针对非机动目标还是机动目标,采用网络攻击指令引导方法都能实现最大火力包线的战斗机网络攻击引导。

利用Gabor-PWVD变换实现进动目标微多普勒分析与仿真

为了得到微多普勒进动信号更好的时频分析结果,采用一种基于Gabor-PWVD的联合时频分析算法对进动信号进行时频分析。对进动信号进行Gabor变换和PWVD变换,得到两个数组,然后将二者点乘,当二者都存在信号项时,就可以得到点乘结果,而PWVD交叉项对应的Gabor变换区域却没有值,点乘结果为零。仿真结果表明:Gabor-PWVD联合时频分析方法在保证不含交叉项的同时,得到了聚集性较好的时频分布图。通过Hough变换对Gabor变换和Gabor-PWVD变换的时频图进行周期特征参数提取,提取值与理论值相比,误差由2%降低为1.8%,验证了Gabor-PWVD的性能优势。

插板式静态进气畸变数值模拟与试验验证

采用插板的方法模拟进气道畸变对某型发动机进行了进气道/发动机匹配工作稳定性的数值模拟,选取了nlcor=70%、75%、82%、89%、96.7%5个工作状态。对进气道出口稳态压力畸变、周向不均匀度的计算与试验结果进行对比分析,得出了与试验结果一致稳态压力畸变。结果表明:发动机换算转速一定时,周向不均匀度随插板高度变化是非线性的,在插板高度大于30%D时,周向不均匀度开始剧增;插板高度一定时,周向不均匀度随发动机换算转速的变化也是非线性的,在换算转速为82%变化较大。

组网雷达自适应数据融合跟踪算法

针对高速、机动目标的实时、精确跟踪问题,提出一种能在线调整组网雷达中各雷达权值的自适应数据融合算法。按照一定的规则寻找最佳的权系数,使融合后目标的状态估计值最优;把输入信号用作自适应滤波器的量测信号,利用新息相关的自适应滤波算法对状态方程及量测方程中误差的变化调节增益矩阵的大小,同时根据自适应滤波的状态偏差输出信号与当前的量测数据,运用模糊推理规则对组网雷达系统中各雷达的权值进行在线调节;系统输出结果即为自适应数据融合下目标的最优状态估计值。仿真结果验证了该算法在跟踪精度和收敛速度上的优越性,实现了组网雷达系统对目标的自适应跟踪。

脉冲爆震发动机热力循环性能分析

分析了混合气体中燃烧产生的爆震波的传播机理,建立了爆震波传播过程中参数的基本关系。在不同进气增压比条件下,对爆震波的特性参数进行了计算,得出了爆震波前后气流参数的变化关系;并计算了爆震燃烧循环过程的热效率和爆震燃烧不可逆过程中熵增随爆震波前马赫数的变化规律。最后将爆震燃烧循环与布莱顿循环、甘福利循环进行比较,结果表明:爆震燃烧循环具有更高的有效循环功和循环热效率。

弹道导弹防御的交战程序组设计

针对一体化的弹道导弹防御问题,提出了有效进行弹道导弹防御的按程序自动交战原则的交战程序组设计方法。根据一体化的多层弹道导弹防御系统构成,提出了弹道导弹防御交战程序组的概念,设计了实现弹道导弹全程拦截的助推段、中段和末段交战的交战程序组,规划了交战程序组的信息时序。交战程序组的设计对于弹道导弹防御系统的筹划和建设以及系统的作战运用将具有重要的作用。

电子装备故障预测参数选取与设置

电子装备的故障预测是飞机预测与健康管理系统的关键技术。针对电子装备故障预测参数选取和设置的难题,提出了一种故障预测参数选取和设置的新方法。首先基于多信号流图模型,提取反映电子装备故障状态的参数集;通过引入生物统计学中相关危险度,作为统计模型标准,采用数据驱动的方法,选取出最优故障预测参数。通过建立预测参数门限值统计模型趋势图,获得置信度为95%的门限估计值。实例证明通过该方法可快速有效地选取和设置预测参数,同时避免了繁琐的故障模式、故障状态和故障判据的分析,以及主观因素影响,实现预测参数选取和设置的自动化。

一种新型高增益贴片天线阵的研制

利用光子晶体可以抑制基板表面波传播来提高天线增益的基本思想,改进设计了一种高增益多层耦合贴片天线。天线采用悬置耦合馈电方式,使馈电电路与辐射元分离,减小了馈电电路对辐射元性能的影响,从而便于在阵列中的应用,同时,通过在覆盖层加载基底钻孔型PBG结构,使单元天线增益可以达到11.54 dB,相比普通单层微带贴片天线,增益提高了8.68dB。在此基础上,采用均匀等辐并联馈电网络,实际制作并测试了一个4×4元高增益微带贴片平面天线阵。测试结果表明:天线阵在12.0-13.0 GHz的频带内均满足驻波比小于2.0(VSWR<2.0);在中心频率12.5 GHz处,天线阵增益可以达到22.23 dB,副瓣电平小于-13.5dB,相对于普通4×4元微带贴片天线阵,增益提高了近一倍,这样的结构在平面天线阵小型化领域应用前景广阔。