为了研究低空风切变风场结构,针对乌鲁木齐机场2021-11-26发生的风切变不安全事件,采用FC-Ⅲ型激光测风雷达产品数据,配合美国国家环境预报中心再分析资料和常规气象观测资料进行分析和验证,取得了风切变演变过程的数据。结果表明,该次风切变过程发生在特定的地形风作用下,冷锋前小尺度冷空气造成显著的风向风速变化,东南风急流底部与西北风风带形成倾斜向上的垂直切变区,并引发冷锋型低空风切变; 风切变发生前1 h,乌鲁木齐机场周边出现了风场转换; 平面位置显示模式比航空器报告提前10 min监测到风切变,为东南大风风速骤减区,且风切变区随冷空气渗透西移; 冷空气渗透过程东南大风层变薄西撤;07#跑道附近,正侧风迅速减小且进近过程中伴有风向的大角度转变;冷空气由25#跑道向07#跑道楔形渗透,渗透过程发生在08:30~10:25期间;激光雷达捕捉到该次低空小尺度冷空气活动,分析出冷空气由东北侧进入呈后倾状态的演变过程和结构,并触发了中度风切变预警。这一结果对提高气象服务保障能力是有帮助的。

陶瓷材料作为在微波系统开发中的重要材料, 通常被加工成多种形状, 例如以厘米级别为尺寸的圆柱形和立方体。因此, 对此类样品进行介电常数的测量是一项具有挑战性的工作。针对该难点, 研制了1种基于互补开口环谐振器的双波段介电传感器, 并提出了一种表征不同形状和尺寸样品的介电测量方法。该传感器有2个工作频段, 2个频段均为无线通信频带。在每个频段范围内, 进行了数值模拟并建立了每个样本的拟合模型, 对传感器进行加工并实际测量以验证数值模型和测量精度, 对比参考值, 测量精度高达3.5%。结果表明: 提出的传感器及测量方法能够针对不同形状和尺寸的合成陶瓷进行精确的介电测量, 表明该传感器具有良好的样品自适应性。该传感器的新颖之处在于它能够在不改变传感器和被测物结构的情况下测量厘米级别的各种样品的介电常数。此外, 双频测量也是该传感器的优势, 2个频段之间的差异小于5%。

针对毫米波及太赫兹技术在遥感、天文探测以及成像等领域的应用，讨论了准光技术的基本原理、关键器件、系统构成及其技术优势; 探讨了准光技术国内外现状及未来的发展趋势。准光技术是基于高斯波束在自由空间中传播而进行系统设计与分析的一种技术。利用准光技术实现的毫米波及太赫兹系统具有高功率处理能力，具备多极化、低传输损耗以及紧凑性等优点。准光技术在未来的各个领域将会有更加广阔的应用前景。

毫米波在颗粒环境中传输特性是毫米波通信技术的重要基础性问题。为探索毫米波传输在可控颗粒环境下的测量, 基于准光学理论设计了双反射面高斯波束传输系统。该系统包含一对多张角喇叭和两个椭球聚焦反射面。多张角喇叭用于产生高斯度大于 96%的高斯波束; 聚焦反射面将发射波束重新聚焦, 使得输出波束参数与发射波束参数相同。此外, 基于矢量网络分析仪加扩频模块的实验方案, 对准光传输系统在 75~110 GHz频率范围进行了测试, 得到该频率范围内整个系统的损耗。测试结果表明系统本身的损耗仅有 2~4 dB, 表现出良好的传输特性。基于本系统的初步喷水实验为可控颗粒环境下传输测量奠定了基础。

显著性检测技术可以快速有效地从海面背景中区分出前景船舶，因此基于显著性分析的船舶检测算法受到了广泛的研究关注。然而受到水面无规则背景噪声，如海浪、杂波、船舶尾迹等干扰，很难准确地获得船舶检测结果。针对这一问题，提出了一种基于鲁棒背景估计的船舶显著性检测算法。首先，对原始输入图像中的像素点进行聚类形成一系列超像素，并利用深度卷积网络求取每个超像素对应的特征描述。然后，为了有效抑制海面背景噪声对船舶检测性能的影响，构建了一种新的背景模板估计算法，并将其融入多尺度细胞自动机求解框架下，从而根据立体邻域空间中不同像素点的特征描述差异获得基于显著性分析的船舶检测结果。定性和定量实验结果表明，所提算法可以有效提高复杂背景下的船舶显著性检测效果。

针对由于粒子匮乏辅助粒子滤波检测前跟踪(APF-TBD)无法获得较好的检测和跟踪性能的问题，提出了一种基于优化遗传重采样的辅助粒子滤波检测前跟踪(OGRAPF-TBD)方法。在APF-TBD的重采样中应用优化后的遗传重采样算法，在重采样中根据权重选择优质粒子，通过排序分组交叉和变异操作得到新粒子。该方法不仅能保留APF-TBD通过优化重要性分布函数提高采样粒子准确性的优势，而且将优化后的遗传重采样思想引入重采样还能有效地解决粒子匮乏问题，增加有效粒子数目。仿真结果表明，相较于APF-TBD方法和粒子滤波检测前跟踪(PF-TBD)方法，OGRAPF-TBD方法具有更高的目标发现概率和跟踪精度，以及更强的适用性。

对沙尘环境下太赫兹波衰减特性进行研究，在国际电信联盟 (ITU)大气衰减模型的基础上，增加了不同类型沙尘的影响。基于大气毫米波传播模型 (MPM)预测了 1 THz内大气衰减特性；根据 Mie散射理论计算了太赫兹波在沙尘环境下因沙尘颗粒产生的衰减；结合以上两种因素得出沙尘环境下太赫兹的衰减特性。本文的研究结果对太赫兹在沙尘环境下传输应用具有重要的参考意义，也为其他颗粒环境太赫兹波传输特性的计算提供了参考。

为提高高功率传输系统的模式转换效率, 利用波纹喇叭的设计方法研究了TE11模至HE11模的转换器。设计了基于正弦－平行剖面以及tanh剖面的2种不同结构的模式转换器, 并利用商业软件进行仿真验证。仿真结果表明, 在94 GHz附近10 GHz的带宽范围内, 高斯度可以达到98.6%以上, 中心频点的高斯度达到99.2%以上。设计的2种结构中, 正弦—平行剖面具有输出束腰半径处于开口处的优点, 而tanh剖面具备尺寸小、相位中心固定的优点。

为研究双频激光雷达技术在高超声速目标探测方面的应用, 理论分析了激光在等离子中的吸收衰减特性, 以RAM-C实验数据为参考, 通过仿真计算得到不同高超声速飞行场景下钝头体模型的等离子体电子密度, 验证了计算的准确性。计算得到钝头体驻点线上温度分布范围为8 000~16 000 K, 并结合理论分析得到了激光在等离子体鞘套中的衰减与电子密度、温度和激光频率的关系, 表明等离子体鞘套对激光的吸收十分微小; 通过对双频激光和单频激光在湍流传输中回波信噪比的对比分析, 得到了双频激光的抗湍流干扰特性。由此表明双频激光雷达是探测高超声速目标的有效方式。

超材料具有自然界材料所不具备的电磁参数,通过适当设计可实现对电磁波的调控。综述了超材料非 对称传输器件的研究现状,分别介绍了电磁波非对称传输的基本原理, GHz、THz频段线极化波非对称传输器件及圆极化波非对称传输器件的研究成果。分析表明基于超材料的非 传输器件主要集中在微波波段,对太赫兹频段的研究较少,特别是在实验验证方面。最后讨论了超材料非对 称传输器件的发展方向。