摘要:超表面(metasurfaces)是由亚波长单元在平面内周期排列构成的二维结构，可实现对电磁波传输/反射振幅、相位、极化方式、传播模式等特性的灵活有效调控。 通过对电磁波的相位和振幅联合调控，可以实现艾利波束、任意波束赋形和全息；通过对电磁波的相位和极化联合调控，可以实现矢量涡旋波束；通过对电磁波的相位和频率联合调控，可以实现非线性超透镜和时空编码等功能，为电磁波的人工调控提供了全新设计思路及理论支撑。尽管如此，对于超表面的应用研究尚处于起步阶段，尤其是存在多元集成效率低、带宽窄、可重构设计复杂、成本高等若干瓶颈技术亟待新理论、新方法进行突破。本专题主要依托国家自然科学基金等军内外基础研究项目，聚焦超表面电磁调控领域最新研究成果，推动超表面在无线通信系统和隐身中的广泛应用，以期增进国内同行在该领域的学术交流。本期专题采用在线支撑材料等增强出版形式，读者可扫描文中二维码链接查看相关支撑材料，以加深对论文内容、思路与方法的理解。

摘要:设计了一款基于相位控制超构表面的低雷达散射截面(RCS)轨道角动量（OAM）阵列天线，该天线由四元缝隙耦合微带天线组成，通过馈电网络为各单元馈送幅度值相等，相位值依次为0°、90°、180°、270°的激励，实现了1模态的OAM辐射效果。根据相位相消减缩RCS的原理，以2种人工磁导体单元为基础，构建了超构表面，以棋盘布阵的形式加载到阵列天线周围，实现了天线RCS的有效减缩。仿真结果表明：阵列天线的工作带宽为4.22~5.16 GHz，增益为8.91 dBi；阵列天线在5.3~7.0 GHz实现了8 dB的RCS减缩，在5.35~6.05 GHz实现了10 dB的RCS减缩。

摘要:多波束反射阵天线因其制备简单、成本低、波束调控灵活等优势而备受关注。基于极化复用的可编程超表面提出了一种双极化通道独立波束动态调控的多波束反射阵天线设计方法，并结合方向图快速计算与优化算法，实现了快速的编码序列优化与方向图预测。理论分析与全波仿真分析结果显示，反射阵天线在双极化通道下具有良好的辐射性能，主瓣辐射方向与理论计算结果一致。作为实验验证，加工了实物样件并在标准微波暗室中进行了测试。测试结果与仿真分析结果吻合良好，证明独立波束调控的双极化反射阵天线具有多通道电磁波辐射能力，有望应用于无线通信与多目标雷达系统中。

摘要:提出了一种基于表面-电路-表面型超表面(SCSMS)来实现高效率的异常反射和折射的方法。与传统的相位梯度超构表面(PGM)不同，提出的SCSMS首先通过表面天线将入射空间电磁波转换为导行波，然后通过调整背接电路的长度来实现相位梯度分布。最后，通过表面天线将波传回自由空间，从而实现想要的波前控制。通过这种方法，可以消除不必要的单元间耦合效应。为了说明所提出的波前调控方法的原理，设计了2个SCSMS分别进行20°入射50°反射的大旋转角异常反射和0°入射50°出射的大旋转角异常折射。仿真结果表明:该方案可以实现高效的异常反射和折射，效率分别为68%和79%。这为利用SCSMS实现具有大旋转角度的高效异常反射和折射或其他类型的波前操作提供了有效的案例。

摘要:从武器装备的实际电磁攻防需求出发，聚焦于超材料在电磁领域的应用，简单回顾了电磁超材料的发展历程和实用化进程，着重介绍了近年来最可能产生颠覆性技术的领域——智能可重复编程超材料及基于其的智能隐身系统。基于长期对电磁隐身、新型电磁器件的研究，结合实践经验，对目前超材料隐身技术成熟度进一步提高所面临的难点进行分析，并对未来的发展做出了建议和展望。

摘要:现代飞机舵面大多采用主动式余度作动系统。这种系统固有的力纷争现象，导致传统的基于原位载荷校准试验的飞机结构载荷测量方法，不再适用于现代飞机操纵舵面铰链力矩飞行测量。提出了一种基于离位载荷校准试验和原位载荷验证试验的飞机舵面铰链力矩测量方法，建立了相应的载荷测量模型，分析确定了铰链力矩测量精准度的影响因素，给出了可能引起的系统误差的验证和修正方法，形成了主动式余度作动舵面铰链力矩飞行测量流程。通过多型飞机舵面铰链力矩测量试飞，验证了该方法的可行性和有效性；提高了飞机舵面铰链力矩测量的精准度，为飞机舵面设计载荷验证与优化提供了可靠的实测载荷；得到了飞机舵面各作动机构的载荷分配，实现了飞机舵面作动系统力纷争的飞行监测，确保了飞行安全。

摘要:起落架舱门的结构完整性影响飞机起飞着陆阶段的安全，因此，提出了一种使用舱门连杆应变间接监测起落架舱门结构健康的方法。首先在某型运输机起落架外舱门连杆上粘贴应变计，对起落架收放过程中的舱门气动力进行定性分析；然后使用小波变化和傅里叶变化对连杆应变数据进行时频分析和频谱分析，间接获取起落架外舱门的振动响应频率，将振动响应频率作为易损探测值，根据其变化趋势判断舱门结构损伤的演变情况，并与舱门固有频率进行对比，分析结构损伤的原因；最后使用机载测试系统和监视系统，实现飞行过程中的起落架舱门结构健康监测。结果表明：该方法可靠有效，可预先探测起落架舱门结构损伤，具有推广应用价值。

摘要:针对现有的以经纬度为网格剖分的空域表征模型，在高纬度地区网格形变较大，且以空域边界坐标判定空域之间是否重合的冲突检测算法存在的计算速度慢的问题，提出以正二十面体球面菱形离散格网大圆弧剖分为基础，用全等菱形离散格网表征空域，结合空域优先级，利用多层级希尔伯特(Hilbert)空间填充曲线对空域进行统一编码。设计了基于矩阵的空域数字化表征方法，利用哈达玛积(Hadamard)乘积运算快速判定多个空域之间的用空属性是否存在冲突。仿真结果表明：该方法具有较高的网格精度，实现秒级冲突检测，与传统冲突检测算法相比，能够达到降低算法运算量，提高运算速度的目的。

摘要:针对再入滑翔类飞行器滑翔过程各种复杂条件不确定以及任务不确定问题，将轨迹离线优化与在线调整相结合，提出了一种基于局部模型的轨迹在线调整算法。该算法利用离线Radau伪谱函数表征飞行轨迹，构建轨迹局部模型，并通过轨迹约束空间离散化形成局部模型集；在线运行过程中，引入模糊聚类思想，设计了一种基于模糊隶属度的局部模型子集构建与更新方法，根据实时飞行状态以及任务约束构建与更新局部模型子集，并采用加权融合方法实现轨迹在线生成。最后，通过仿真分析验证了算法的轨迹生成与在线调整性能。

摘要:传统的指标重要性相关（CRITIC）方法进行态势评估不能实现变权重，仅从数据本身属性出发进行赋权，忽略了专家意见，且CRITIC方法本身会使得图像抖动。针对以上问题，提出一种基于滑动窗口CRITIC-G1的近距离空战态势评估方法，将空战数据进行预处理，得到根据时间变化的优势函数矩阵，采用滑动窗口的方法将优势函数矩阵进行分解，通过对滑动窗口中的优势函数矩阵进行CRITIC-G1赋权，从而既实现变权重，又完成重要性排序的权重优化；同时引入变异系数降低综合优势函数图像抖动。最终输出飞机的综合优势函数值，对于两飞机的综合优势函数值进行分析得到态势评估的结果。仿真结果表明，滑动窗口CRITIC-G1法较传统CRITIC方法准确性提高了22.75%。

摘要:研究了反向传播神经网络(BPNN)、粒子群优化反向传播神经网络(PSO\|BPNN)、萤火虫优化反向传播神经网络(FA\|BPNN)，以及斐波那契优化反向传播神经网络(IM\|FSM\|BPNN)用于光伏组件在局部阴影下最大功率点的跟踪，以及上述算法在太阳能无人机中飞行光伏发电跟踪。结果首先表明，局部阴影下，IM\|FSM\|BPNN功率预测精度最低，跟踪时间最长，鲁棒性差，原因是控制参数多，依赖参数初始值。FA\|BPNN功率预测精度最高且鲁棒性较好，原因是在训练过程中有效避免梯度消失的问题。其次，在样本数据量增加和太阳能无人机的应用中，发现FA\|BPNN的预测效果好和IM\|FSM\|BPNN的局限性。最后，探讨了参数变化对预测结果的影响。IM\|FSM\|BPNN、PSO\|BPNN和FA\|BPNN较BPNN更适用于多样本数据预测，IM\|FSM\|BPNN相较于其他3种算法更适用于较小的学习率，4种算法的平均跟踪时间和功率平均预测精度随隐含层节点数震荡。

摘要:移相器是无线通信系统和相控阵雷达接收机中的关键组件，用来实现信号相位的改变与均衡。提出了一种基于差动电路结构和RC元件的数控移相单元，该移相单元通过扫描脉冲控制差分对管轮流导通获取输出信号的相位差，改变RC元件参数可以调整移相数值。利用提出的数控移相单元构建了八级串联模型，实现了一种360°串联式数控移相器。Multisim软件仿真验证了数控移相单元设计的有效性，硬件实现测试结果表明：设计的多级串联式数控移相器工作良好，移相精度高，可达1.4°，实现了全周期范围内的相移控制。该数控移相器的实现为适时、灵活校准接收系统相位误差提供了重要的技术支撑。

摘要:为了兼顾相控阵雷达成像和多输入多输出雷达成像的优势，提出一种基于混合MIMO-相控阵技术的多目标高分辨成像方法。将传统MIMO雷达中的每个单阵元发射天线都用一个工作在混合MIMO-相控阵模式的发射阵列（TA）来代替，每个TA根据目标数量和目标方向划分为多个子阵（SA），每个SA内部阵元工作于相控阵模式并形成指向某个方向目标的发射波束，而各个SA之间发射彼此正交的波形，从而工作在MIMO模式。对各SA的回波信号进行波束形成处理以获得更高的信噪比和信干比增益。在此基础上，结合字典优化、正交匹配追踪和参数化稀疏表征方法，分别提出单次快拍高分辨成像和多次快拍高分辨成像方法。仿真结果表明:所提方法能够获得更好的成像性能和成像实时性。

摘要:微多普勒特征是弹道导弹目标识别的重要依据。高频雷达体制下，弹头目标与雷达的位置关系直接影响雷达回波生成及后续的微多普勒特征提取，因此必须考虑遮挡效应的影响。首先，使用3D\|Max软件对锥体弹头进行几何建模，得到三维网格模型；其次，对于弹头顶点和尾翼散射点，在计算机图形学面消隐算法的基础上，采用平均法向量法进行遮挡判断,得到较为真实的目标仿真回波，对遮挡条件下的弹道目标回波建模与微动特征分析进行了初步探索。仿真结果表明，该方法可以完成弹头目标的遮挡效应建模。