摘要:人工表面等离激元是一种十分重要的亚波长电磁模式,基于这种波长较短的新型电磁模式,可开发薄层化、轻量化、小型化的新型电磁材料与器件,在航空、航天、通信、隐身等领域具有十分重要及广阔的应用前 景。本专题依托国家重点研发计划“高端功能与智能材料”“超材料加工制造关键技术与典型应用”、国家自然 科学基金“基于人工表面等离激元色散调控的天线 天线罩一体化隐身设计研究”等项目设立,聚焦国内人工表面等离激元的最新研究动态,汇集国内优秀团队研究成果,以期增进国内人工表面等离激元研究领域的学术交流和应用技术探讨,促进人工表面等离激元基础研究和技术创新应用的发展。本期专题采用增强出版形式,读者可扫描以下二维码查看相关支撑材料,以加深对论文内容、思路与方法的理解。

摘要:现阶段,电子仪器和设备受到空前关注,但是电磁波污染问题也随之加剧,电磁吸波材料可以保护人体和仪器设备免受其干扰,而且对于军用设备的隐身也会起到重要的作用。金属有机框架(MOFs）是一种三维多孔结构,其合成方法简单,尺寸形貌和孔径大小可控,形状结构稳定。其衍生的多孔碳材料因具有较强的导电性和较大的比表面积等优点使其成为热门的应用材料。在微波吸收领域,MOF 衍生多孔碳材料也展现出巨大潜力。文中从 MOF 的中心金属出发,对单金属 MOF 衍生多孔碳材料的研究现状和吸波原理进行了介绍,详细总结了其在微波吸收领域的研究进展,并综合上述进展分析了单金属 MOF 衍生多孔碳做吸波材料存在的问题 最后对其未来发展方向做出了展望和预测

摘要:现代信息技术对芯片的集成度与功能多样性提出了越来越高的要求，使得微带线、共面波导为代表的传统片上传输线在电磁模式与功能方面的短板日渐凸显。因此，从物理底层寻找具有全新传输模式的传输线是突破当前芯片瓶颈的一条重要技术路径。人工表面等离激元传输线作为一种具有强场束缚性和灵活可调色散特性等优势的电磁超材料，有望成为下一代芯片技术中的关键基础元件。文中介绍了人工表面等离激元片上传输线的基本构型、小型化设计以及可重构设计，展现了人工表面等离激元片上传输线具有的极高自由度。然后介绍了基于人工表面等离激元片上传输线的片上去耦应用和信号调制应用研究进展，展示了人工表面等离激元片上传输线巨大的应用潜力。

摘要:设计了一种传输特性电控可调的人工表面等离激元传输线。通过介质块等效模型分析了SSPP单元结构在二极管通断状态下的色散曲线，并分析了不同单元结构参数对色散特性的影响。在此基础上，对SSPP传输线进行了设计、仿真与实测，并观察了频点处的场分布图。仿真与实测结果表明:通过同步控制PIN二极管的通断状态可实现传输线在带通与带阻传输特性之间的动态切换。其中，二极管导通状态下为带通传输特性，实测反射率低于-10 dB的通带范围为2.67~9.47 GHz。二极管截止状态下为带阻传输特性，实测带外抑制优于-20 dB的阻带范围为4.04~5.54 GHz，实测结果与仿真结果吻合情况良好。文中所做工作对于SSPPs的动态传输调控具有重大意义，也将极大地促进有源SSPP电路与器件的发展。

摘要:提出了一款人工表面等离激元馈电的宽带全角度低旁瓣波束扫描天线。采用人工表面等离激元馈电卵圆形辐射贴片阵列和对跖Vivaldi辐射器，在快波区激发高次谐波实现漏波辐射，在慢波区呈现低损耗能量传输效果激励对跖Vivaldi的端射模式，从而实现了在4~12 GHz（相对带宽100%）内全角度（180°）波束扫描。进一步，通过对卵圆形辐射贴片进行锥形排布降低了天线在漏波辐射时的旁瓣水平。仿真结果表明，所设计的全角度波束扫描天线能够在4~12 GHz内旁瓣水平均在-10 dB以下。该天线在雷达探测、目标跟踪等应用场景具有重要应用潜力。

摘要:针对传统人工表面等离激元(SSPPs）漏波天线扫描速率低的现象，提出了一种新型双层SSPPs单元，并基于此实现了拥有高扫描率特征的漏波天线。所提出的双层SSPPs单元由具有“H”形的顶层SSPPs单元和具有“I”形的底层SSPPs单元组成。所提出的单元通过分别控制顶层和底层SSPPs单元的色散特性，能够实现对色散曲线的截止频率和斜率的独立控制。所提出的漏波天线的辐射是通过对顶层的“H”形单元进行正弦表面阻抗调制来实现的。由于底层“I”形的SSPPs单元的存在，引入了强色散特性，提高了周期相移的增长速率，从而实现了高扫描速率。此外，通过在周期辐射结构上引入短路枝节，该漏波天线的开阻带(OSB)现象被几乎完全抑制。通过对所提出的漏波天线的原型进行仿真、加工和测量，该漏波天线能够在8.8~10.8 GHz之间的窄频段实现从后向-63°到正向63°的大角度连续扫描。测试结果与仿真结构一致证明了提出双层SSPPs单元与设计理论的正确性。

摘要:针对现阶段航空发动机单一剩余使用寿命预测模型数据挖掘深度不足导致预测精度低的问题，提出一种双通道模型的预测方法。首先，构建双通道网络结构：通道一使用时间卷积网络，通过残差结构和空洞卷积使得网络具有更大的感受野和计算速度；通道二使用卷积长短时间记忆网络，提取多维时空特征，捕捉数据长期依赖关系。其次，利用多头注意力机制为双通道网络特征重新赋予权重。最后，将双通道网络进行特征融合输出，实现对航空发动机剩余寿命预测。使用涡扇发动机退化数据集进行实验验证，并与其它文献中提到的卷积双向长短时间记忆网络模型、多特征注意力模型、多头注意力模型、卷积门控单元循环神经网络模型进行对比。结果表明，所提模型在3种评价指标上均取得更好的表现，为航空发动机剩余寿命预测提供了一种新思路。

摘要:基于数学模型或统计模型的传统航迹预测方法存在一定的局限性，无法满足现代航空领域对于高效、准确、实时的航迹预测需求。针对此问题，提出基于注意力机制的CNN-LSTM模型的实时航迹预测方法。该模型首先使用一维卷积对航迹数据的多维度特征进行提取，从而减少输入特征的数量。其次利用获取的多维度时序数据作为LSTM的输入，通过LSTM提取上下文的信息。最后使用注意力机制为LSTM中不同时序节点的输出赋予权重，达到聚焦关键航迹信息的作用。经过实验验证：本文的模型与LSTM模型和CNN-LSTM模型相比，预测出的路径更接近真实航迹；文中的模型比LSTM模型的平均预测误差降低了29.7%，比CNN-LSTM模型降低了25.4%。综上所述，文中方法可以显著提高航迹预测的精度。

摘要:为防止过量溅水进入发动机进气道， ARJ21-700飞机通过在主起落架机轮间加装挡水板，以有效提升雨雪等复杂天气情况下的运营能力。针对挡水板强度验证飞行试验中存在的难点——如何准确选取应变传感器改装位置和合理设计试验点，首先通过分析机轮溅水机理，建立了溅水载荷模型；其次借助有限元分析手段确定了挡水板的应力分布并完成了强度校核；然后根据有限元分析结果完成了应变传感器改装位置选取和试验点设计；最后通过飞行试验完成强度验证。结果表明：挡水板的加装可有效改变溅水形态；有限元分析与飞行试验结果吻合良好，可为其它类似复杂不规则结构提供有益参考和借鉴；挡水板安全裕度足够，并且有较大的减重空间，须进一步优化设计。

摘要:针对单脉冲雷达在目标与干扰视线夹角变小时抗干扰性能显著下降的问题，提出了一种基于分布式辅助天线的改进型单脉冲雷达抗主瓣掩护式干扰方法。对雷达系统添加分布式辅助天线，以抗干扰改善因子最大化为准则，综合运用单脉冲雷达的和、差波束及分布式辅助天线波束在波束域进行自适应干扰抑制，最后利用恒虚警检测验证所提算法的抗干扰性能，并与其他方法进行了对比。数值仿真验证了所提抗干扰方法可有效提升抗干扰改善因子及目标检测概率，当目标、干扰视线夹角较小时亦具备较好的抗干扰性能。

摘要:提出一种基于组稀疏卡尔曼滤波的机动轨迹多步预测方法。首先引入组稀疏编码，通过一次学习建立简单的多步线性回归预测模型，克服了传统方法未能充分利用历史数据而导致预测精度降低的问题；再利用最小角回归算法来计算该模型的稀疏系数，进一步改善模型系数估计的准确性；然后改进了卡尔曼滤波算法，并结合上述组稀疏编码算法，来确保预测结果的精确性;最后通过与传统BP、长短时记忆网络和组稀疏编码方法的仿真比较，验证了所提方法的有效性。

摘要:现有概率框架下的扩展目标跟踪方法需要已知系统量测噪声统计特性，然而在实际过程中量测噪声大多为边界已知而统计特性未知的有界噪声，其难以利用概率方法对扩展目标运动状态与形态进行计算。针对有界噪声条件下的扩展目标跟踪问题，提出一种基于集员滤波的扩展目标跟踪方法，该方法通过UBB椭球集合对量测噪声进行表示，并采用集员滤波对运动状态集合参数进行计算。在对扩展目标形态估计过程中，结合凸包计算几何理论中的Graham scan算法，求解包含目标形态最大误差的最小边界矩阵，最后利用仿射变换和偏移超曲面计算椭球Minkowski差的边界参数，从而对目标形态矩阵进行更新。仿真结果表明，在有界噪声条件下，相比于传统概率框架下的贝叶斯滤波方法，文中所提出的方法对目标运动和扩展形态的跟踪精度更高。

摘要:针对认知无线电信道分配过程中作弊次用户（SU）对未作弊SU性能存在影响的问题，利用最适交易循环（TTC）匹配理论，提出一种名为改进TCC的信道分配协议（ITTC）。ITTC按照SU对于信道的喜好排序进行分配，将改变真实喜好列表排序的行为视为作弊。SU作弊只能获得更差的分配性能，未作弊者获得不低于原来性能的分配结果，从而有效解决因作弊造成的不公平性。为定量分析ITTC的分配性能，设计并使用了一种量化SU分配结果的评估方法（PEM-SU）。PEM-SU对PU网络以及SU数据包到达、分配、传输过程进行设置，将分配结果转化为统一形式进行性能量化。利用PEM-SU与二次申请延时接收协议（SPDA）和TTC协议的对比，结果表明，ITTC在平均吞吐量、时延、队长和拒绝率上均优于SPDA和TTC，且能够有效防止策略性操纵，保护未作弊SU的利益。

摘要:在自然场景文本图像超分辨中，针对先验信息利用不准确、不充分以及文本边缘恢复不完整的问题，提出了一种基于文本语义指导的自然场景文本图像超分辨方法。该网络结构由超分辨重建模块和文本语义感知模块组成。为进一步提高超分辨网络的表达能力，提出使用循环十字交叉注意力，捕获全局上下文信息，使得模型在训练的过程中更加关注文本区域，同时，提出软边缘损失、梯度损失对重建过程进行约束，生成具有锐利边缘的超分辨结果。采用公开的自然场景文本图像超分辨数据集TextZoom对提出模型的性能进行验证，与8种主流深度网络模型进行了对比,结果表明：该模型在3个不同识别器下的平均识别率相比TSRN分别提升了2.06%、1.80%和2.89%，在PSNR和SSIM指标上也具有一定的优势。

摘要:传统的Raft算法容易因受到恶意攻击而导致效率低下。针对Raft算法在执行过程中可能被攻击者探测到Leader身份进而发动攻击的问题,利用可验证随机函数的随机性和非交互式特性,改进了原有Raft算法，隐藏了选主过程中Leader的身份的同时避免了原算法的多轮选举问题。提出的改进Raft算法的详细设计了可验证随机函数的实现并将其融入到选主过程中,并且分析了改进方案的系统安全性和稳定性，对比了不同共识算法在各需求场景下的表现。仿真试验表明:改进后的算法在选主过程中隐藏了被选中节点的身份,在保证系统稳定性的前提下提高了系统安全性,并且在系统节点越来越多时提高选主的时间效率的表现更好。

摘要:为紧贴实战背景进行对地攻击无人机自主作战效能，提出一种改进ADC模型的效能评估方法。首先，在传统ADC模型的基础上，引入战场环境因素、人为干扰因素，并基于遗传算法优化BP神经网络，重构传统作战能力评估模型，构建基于ADC-BP的自主作战效能评估模型；其次，基于无人机作战任务特点，拓展并归纳影响效能的关键能力指标，构建与作战全过程相适应的评估指标体系；最后，以对地攻击无人机执行压制防空任务为例进行效能评估，结果验证了ADC-BP评估模型的合理性和实用性。

摘要:双碳目标背景下，新能源材料与技术开发是绿色能源发展面临的主要课题之一，中低温下Fe基钙钛矿结构阴极材料是固体燃料电池阴极材料的潜在热点材料。利用固相反应法，以La0.5Ba0.5FeO3为基质材料，Ca离子以掺杂方式替换部分Ba原子，实现Ba、Ca双离子比例调节，合成了La0.5Ba0.5xCaxFeO3(x=01,025, 04,05) 系列阴极材料，对其相结构、热膨胀行为、导电性、电催化活性及电池性能进行了系统研究。样品整体为立方钙钛矿结构。La0.5Ba0.5-xCaxFeO3与电解质的热膨胀系数具有良好的热匹配性，La0.5Ba0.1Ca0.4FeO3呈现最大电导率187.7 S/cm。Ca元素掺杂大大提高了La0.5Ba0.5-xCaxFeO3作为电极的电池输出功率密度，且输出功率密度较为稳定，800 ℃时峰值功率密度达到595 mW/cm2。Ca离子的掺杂对La0.5Ba0.5-xCaxFeO3阴极材料性能起到促进作用，是中温固体燃料电池阴极候选材料。