针对无人机集群的协同导航问题, 提出了一种基于高斯置信传播的无人机集群协同导航算法。该算法通过概率图模型对无人机自身传感器信息和无人机机间测距信息进行建模, 引入高斯置信传播(GaBP)算法完成协同信息的有效融合。仿真实验结果表明, 新算法相较于传统协同扩展卡尔曼滤波导航算法将无卫星信号无人机定位精度从4.82 m提高到了1.97 m。同时, 在性能相近的情况下, 相较于传统的置信传播算法, 新算法的计算效率提升了近40倍。

针对战场环境下的多无人机协同打击问题, 为了提高无人机的生存率和保证对目标的精确打击, 提出了一种末端同时到达、空间均匀分布的分段航迹规划方法。首先, 构建了满足战场需求的多目标航迹优化模型; 其次, 通过引入协同变量, 设计了多方位同时到达的协同攻击策略; 最后, 采用种群分裂合并原则并基于“分段式”惯性权重调整策略、Tent混沌映射种群初始化的方法对粒子群(PSO)算法进行改进, 并应用于问题求解。仿真结果表明, 所提模型能够在复杂、多威胁的战场环境中, 实现多无人机对目标的协同打击, 改进后的粒子群算法收敛速度更快、精度更高。

抗辐射电子学是一门交叉性、综合性的学科, 其研究的辐射效应规律、损伤作用机制、加固设计方法、试验测试方法、建模仿真方法等对极端恶劣环境中的电子系统的可靠工作至关重要。对核爆炸中子、γ和 X射线, 空间和大气高能粒子产生的各种损伤效应(如瞬时剂量率效应、总剂量效应、单粒子效应、位移效应等)的研究现状进行了系统梳理。对辐射之间、辐射和环境应力之间的协同损伤效应(如长期原子迁移对瞬时剂量率感生光电流的影响, 中子和 γ射线同时辐照与序贯辐照、单因素辐照的损伤差异, 质子和 X射线、中子辐照的损伤差异, γ射线辐照与环境氢气的协同损伤效应等)的研究进展进行了详细介绍。阐述了国内外在核爆、空间和大气辐射加固研究方面的最新技术进展。总结了国内外在地面实验室对空间、大气或核爆辐射各种效应进行试验模拟和建模仿真的相关能力。最后对 21世纪 20年代以后抗辐射电子学研究领域潜在的挑战和关键技术进行了展望。

分布式光电协同是提升单机光电载荷探测识别能力的有效途径。对采集的图像进行综合处理是协同应用的基础。多源图像超分辨率重建、多源图像信息融合和多视点图像拼接能够实现广域高分辨率成像，提升系统的探测识别能力，但对分布式光电系统实际能力的提升仍有待验证。因此搭建了分布式光电协同半实物仿真平台，讨论经综合处理后的图像性能。结果表明，可同时完成4路视频的图像拼接；融合后图像的各向同性局部对比度和感知对比度有所提升，且重建后图像的峰值信噪比提升了3088%，在一定程度上可提升侦察效果。

利用自主研制的四波长全固态激光雷达系统, 实现了大气臭氧和气溶胶的协同观测, 这也是该系统在国内的首次立体观测应用。 基于该雷达系统, 重点针对2021年4月中旬沙尘污染前、 中、 后三个阶段进行污染物的空间垂直分布特征进行分析, 发现臭氧的垂直分布主要集中在距地面1.5 km范围内, 沙尘前的臭氧浓度整体明显高于沙尘中和沙尘后。 沙尘前和沙尘中, 气溶胶的垂直分布高度可以达到2.5 km, 由于沙尘的突然入境, 会造成局地消光系数突变升高超过2.5 km-1, 沙尘过境后气溶胶主要积累在近地面500 m范围内。 通过激光雷达的连续观测和垂直廓线分析发现沙尘前, 在上午7时前后城市上空距地面300 m高度附近会出现臭氧浓度的低值区, 约13 μg·m-3, 不足附近范围的1/4, 这可能是在稳定大气环境中由日出前的“滴定效应”造成。 但是, 沙尘的突然输入不仅消除了该稳定的“滴定效应”, 而且还抹平了臭氧的日变化特征, 使得近地面的臭氧浓度峰谷值降为55 μg·m-3, 是沙尘前和沙尘后的0.44倍和0.46倍。 同时, 由于沙尘的输入, 细颗粒物质量浓度的占比降低至不足20%, 加之上游一次污染物输入, 进一步抑制了臭氧的生成和转化过程。

工业染料的大规模生产和广泛应用给地球生态带来了相当大的影响, 对水环境污染非常严重, 而传统色谱和光谱工具难以检测到微弱的光谱和化学信息, 因此开发便携快速的检测技术至关重要。 表面增强拉曼光谱（SERS）是一种与纳米技术相结合的新型分析技术, 可以实现单分子量级化学物质的检测, 但潜力容易受到SERS 基底的增强能力、 稳定性等普适性问题限制。 研究提出了一种简单而通用的策略, 制备了一种基于疏水性有机半导体双(二氰基亚甲基)-封端-二噻吩并［2,3-d; 2’,3’-d］苯并［2,1-b; 3,4-b’］-二噻吩（4CN-DTmBDT）薄膜为衬底的新型SERS复合基底。 首先通过旋涂法制备有机半导体衬底, 该π共轭有机半导体具有分子结构可控、 生物相容性、 光电特性可微调、 成膜形态参数可控等优势, 衬底表面具有疏水性使纳米银粒子（AgNPs）在其表面形成紧密咖啡环, 制备有机半导体-纳米银SERS复合基底, 探究基底拉曼信号的增强效果。 同时提出了一种该有机半导体与纳米银粒子的协同增强机制, 并对增强能力与增强机理进行了相关研究。 结果表明, 紧密咖啡环的形成减小了银纳米颗粒之间的空间, 检测时通过浓缩分析物, 从而增强了热点效应。 对以有机染料为探针分子罗丹明6G（R6G）的检测限低至1×10-8 mol·L-1, SERS增强因子（EF）达1.30×106, 对于疏水性更优异的PDMS与纳米银粒子复合基底检测限为1×10-5 mol·L-1, 说明单独的纳米银粒子对R6G探针信号增强能力有限, 同时证明研究采用的有机半导体与银纳米粒子之间通过协同效应进一步显著提升基底拉曼信号, 而且灵敏度高、 重复性好。 该SERS复合基底对1×10-4和1×10-8 mol·L-1 R6G染料检测的相对标准偏差（RSD）分别为8.3%和4.7%。 实验表明该有机半导体-纳米银复合基底在废水中染料痕量分析领域具有良好的应用潜力。

在应急救援和单兵作战等GNSS信号受限且无法建立导航定位基础设施的情况下，提出了基于惯性测量单元(IMU)的行人航位推算技术(PDR)测量行人步态信息，并结合此类任务多人行动的编队特点，利用超宽带(UWB)技术实施编队自组网与网内相互测距，建立PDR/UWB多行人扩展卡尔曼滤波模型(EKF)。通过测距信息对PDR进行约束，有效减缓了PDR定位精度随时间发散问题，实现了多人协同导航。试验表明，基于超宽带的集中式协同导航系统在不依靠基础设施的情况下，编队整体定位性能可提高30%。

针对精密定位平台大行程下定位精度不足的问题, 提出一种基于非共光路外差激光干涉反馈的新型纳米精密定位系统。系统由非共光路外差激光干涉和高精度光栅构成复合反馈, 保留了高精度光栅大行程高分辨率的优势, 同时结合非共光路外差激光干涉协同定位, 消除了光栅的安装误差和变形对定位精度的影响, 提升了大行程下的定位精度。系统采用基于BP神经网络的预测微调定位技术, 一定程度上提升了定位效率。实验结果表明, 在100mm行程范围内,系统轴线双向定位精度可以达到28nm, 轴线重复定位精度可以达到26nm。通过预测定位, 定位结束门限设定为20nm时, 系统定位微调时间可由1.65s以内缩短至0.6s以内。5mm/s的速度下, 系统跟随误差可达100nm。