低剖面毫米波Butler网络的研究

针对低剖面毫米波多波束阵列天线的需求,设计了一种采用“空气-玻璃”低损耗带状线传输结构的四端口Butler多波束网络.为增强Butler网络端口间隔离度,Butler各端口信号线间设置金属结构,分别通过BGA和TGV实现该金属结构与“空气-玻璃”带状线的两层地平面的互连.仿真结果表明,“空气-玻璃”混合介质带状线高度为...     

基于行波函数的仿蠕虫移动机器人驱动信号统一表征方法

提出了基于行波函数的仿蠕虫移动机器人驱动信号统一表征方法．首先,针对连续型仿蠕虫移动机器人,推导了基于行波函数的驱动信号表达式,并提出了驱动信号波形生成函数的构造方法．然后,针对多单元仿蠕虫移动机器人,修正了基于行波函数的驱动信号表达式,并证明了多单元机器人的驱动信号表达式可以转化为连续型机器人的驱动信号表达式．最后,简单介绍了当存在以不同波速传播的驱动信号时和当不同部分上的驱动信号波形生成函数不相同时的驱动信号表达式．将本文提出的方法应用于一个连续型仿蠕虫移动机器人和两个多单元仿蠕虫移动机器人,新驱动信号表征方法和原驱动信号表征方法得到了相同的结果,表明本文方法具有很强的适用性．     

基于SPH的新型人工块体TB–CUBE设计优化和水动力特性数值模拟

为探究高透空性新型人工块体TB–CUBE的最优结构尺寸型式及其水动力特性,利用基于光滑粒子方法（smoothedparticlehydrodynamics,SPH）的DualSPHysics开源代码开展斜坡堤新型人工块体TB–CUBE数值模拟研究,探究其在规则波作用下的爬高和越浪等水动力特性及波浪变化规律。结果表明：数学模型模拟的爬高和越浪与物理模型试验的实测值误差分别在6%和9%以内,可较好地刻画波浪在人工块体上的演变过程。基于此验证模型,分析不同细部尺寸参数下块体的水动力特性,综合块体爬高、反射系数、越浪、块体孔隙率和材料用量等因素,得到最优消浪效果所对应TB–CUBE块体的球相对半径R₁、圆柱相对半径R₂与块体边长h的关系。在此基础上,以优化后的TB–CUBE块体为对象,分析其爬高和越浪的过程,揭示出该块体的消浪机理主要为相邻块体之间的圆孔对波浪的爬高和回落均有阻滞作用,且块体内部孔隙可以容纳水体并形成紊流效能,可以相应地减少波浪的爬高。此外,研究斜坡坡度、堤前水深、入射波高和波周期等对波浪爬高的影响,得到TB–CUBE块体爬高随入射波高和波坦的增大而增大,而随坡度的变化呈现单峰曲线的变化趋势。进一步考虑不同波浪破碎形态对波浪爬高的影响,拟合得出TB–CUBE块体的爬高经验公式,公式拟合值与模型计算值相关系数达0.981,能够真实反映该块体的爬高情况,为今后该块体在海岸工程中的实践运用提供科学依据。     

饱和土中圆形衬砌结构对弹性波的散射

采用波函数展开法求解了非饱和多孔弹性介质中无限长圆柱形衬砌洞室对平面波的二维散射问题。将非饱和孔隙弹性介质视为利用界面混合物理论建立的孔隙弹性模型,并将控制方程解耦为4个亥姆霍兹方程。衬砌结构视为单相弹性介质,并解耦为两个亥姆霍兹方程。利用边界条件求解波函数中待定系数,分别得到平面P波和SV波在非饱和多孔弹性介质中圆柱形衬砌洞室周围散射问题的解析解。利用该解析解,考虑饱和度对剪切模量的影响,数值计算分析了不同入射频率下饱和度对洞室周围动应力集中系数的影响。

     

驻波作用下粉土海床累积液化机制分析

波浪作用导致海床土体产生复杂的流固耦合效应,即土体受到正应力差和剪应力的三维耦合剪切作用,瞬态超孔隙水压力呈振荡与累积两种增长模式且引起土体循环软化。现有Masing型非线性动力本构模型未能完全考虑该流固耦合效应。现将Davidenkov骨架曲线拓展至三维应力空间,采用“扩展Masing”法则构造土体应力–应变滞回曲线,基于Biot动力固结理论,将Byrne提出的剪切-体积应变耦合模型引入体积相容方程作为累积超孔压增长的源项,建立了一个可描述流固耦合效应的土体非线性动力本构模型。基于FLAC^3D计算平台实现了该本构模型的二次开发,通过与模型理论值对比保证了程序的计算精度,与土单元循环扭剪试验对比验证了该本构模拟土体动力流固耦合效应的可行性与合理性,为利用FLAC^3D进行海洋岩土工程的研究提供了有效手段。

     

非均匀光滑球面地波衰减因子的抛物方程算法

300 kHz 以下频段是深海、深地、深空探测以及远距离通信导航等无线电系统的重要频谱资源,其电波传播特性持续受到人们的关注并得到了快速发展. 本文主要介绍中国电波传播研究所和国内相关合作团队在此方面的研究进展. 针对对地基导航授时系统有重要影响的附加二次时延（additional secondary phasefactor, ASF）,发展了理论与实验测量相结合满足工程需要的ASF修正模型. 针对水中目标探测和电磁辐射问题,发展了跨海面（床）电波传播时域有限差分（finite-difference time-domain, FDTD）计算方法,相对于传统的Sommerfeld积分方程,解决复杂问题的能力大幅提升. 针对空间环境探测与应用涉及的星-地链路问题,分别从全波解、积分方程和FDTD三种方法出发,解决了地基或天基VLF辐射源跨介质传播计算,建立了各向异性电离层中线天线分析理论方法. 针对VLF地-电离层波导远距离传播问题,在传统波导模理论的基础上,发展了有限元法（finite element method, FEM）和测算融合方法,前者为昼夜过渡区波模转换提供了解决途径,后者为传播链路高精度预测奠定了基础. 最后,从计算方法和计算中所用物理参数两方面,提出了研究展望.     

融合毫米波雷达与机器视觉的雾天车辆检测

车辆检测对于辅助驾驶系统至关重要,由于雾天道路场景严重退化,图像中的车辆信息不明显,导致车辆检测存在漏检、误检的问题。针对上述问题,本文提出了一种融合毫米波雷达和机器视觉的雾天车辆检测方法。首先,采用暗通道去雾算法对图像进行预处理,提高雾天图像中车辆信息的显著性。然后,采用知识蒸馏改进YOLOv5s算法,在YOLOv5s的特征提取网络中引入知识蒸馏,在目标定位和分类阶段计算蒸馏损失,对损失进行反向传播训练小型网络模型,在保证视觉检测准确度的同时提高检测速度。最后,采用基于潜在目标检测区域搜索的距离匹配算法对视觉检测结果和毫米波雷达检测结果进行决策级融合。以检测目标的类型和距离为匹配依据,滤除干扰信息和错误信息,保留毫米波雷达检测和视觉检测融合后的检测置信度较高的目标,从而提高车辆检测的准确率。实验结果表明,该方法在雾天下最高检测准确率达92.8%,召回率达90.7%,能够实现雾天对车辆的检测。     

基于哈特曼探测器的光波相位三维显示方法

相位是描述光波状态的重要参数,但却无法直接观察。本文基于哈特曼探测器的波前快速探测功能,研究了光波相位三维显示的方法,并研制出相位三维显示系统。首先,利用Zemax软件对系统的光源、准直透镜等光学参数进行优化设计;然后,基于模式法波前重构理论,根据探测的Zernike多项式离焦量和像散项系数,实现了对3个不同类型镜片的相位三维显示,并给出相应屈光度的测量方法;最后,实验验证了光波相位的三维显示和屈光度测量的有效性,-2.00D的近视镜测量值为-2.07D,1.00D的远视镜测量值为0.91D,0.50D的散光镜测量值为0.56D。实验结果表明,此系统能够较准确地测量屈光矫正镜的屈光度,并实现相位的三维显示。本文设计的基于哈特曼探测器的相位三维显示方法具有更好的环境适应能力,便于研究者直观观测光的相位分布。     

镍合金表面碳纳米管薄膜的吸波性能研究

镍合金材料在微波电子器件中被广泛应用,改善其吸波性能对提高器件工作特性具有重要意义。采用化学气相沉积方法并分别结合电泳沉积法和旋涂法在镍合金材料表面制备了一层MWNT/Fe₃O₄复合吸波薄膜,使其成为一种具有吸波特性的材料。研究表明,MWNT/Fe₃O₄复合薄膜材料可以提高镍合金的电磁波吸收性能。用旋涂法可以方便地将大量的Fe₃O₄纳米颗粒添加到碳纳米管网络中。对比吸波特性,用电泳沉积法制备的样品的最小反射损耗值为−0.18 dB,用旋涂法制备的样品的最小反射损耗值为−0.10 dB,这主要归因于电泳沉积法可以更加精细地调控复合薄膜材料中的Fe₃O₄含量,使材料的阻抗匹配效果达到最佳。