该文设计了一种“十字-圆环”型结构超表面，并利用该结构实现了2-bit编码的相位梯度超表面(PGMS)设计。结合超表面阵列的特点，提出了一种改进的遗传粒子群算法(GAPSO)与阵列模式综合(APS)的组合优化算法GAPSO-APS，得到超表面编码矩阵的最佳排列，从而实现了宽带雷达散射截面(RCS)的大幅缩减。对设计的超表面进行仿真，并与金属表面进行了对比。结果表明，设计的编码超表面可在3.1~29.7 GHz频带内实现10 dB的RCS缩减，有效地验证了所设计的编码超表面在宽频带内实现RCS的缩减以及算法的有效性。

针对复杂战场环境下的隐身飞行器的突防航路规划问题, 提出了一种改进蚁群算法。引入相邻节点间的影响权重和航路选择权重, 采用改进启发函数以增强目标点区域的导向性, 提高搜索效率, 保持解的多样性; 设计了信息素动态调节的方式, 提出新的信息素浓度更新策略, 增强全局搜索能力。仿真结果表明, 相比于传统蚁群算法和粒子群算法, 改进蚁群算法能够有效地规避组网雷达威胁, 从而提高隐身无人机的生存能力。此外, 所提算法在计算效率和安全性上具有更好的性能, 验证了该算法的有效性和优越性。

本文设计了一种编码相位梯度超表面，用于实现太赫兹频段的雷达散射截面（RCS）缩减。依据Pancharatnam-Berry（PB）几何相位原理在超表面单元中引入相位梯度，设计出1 bit编码的两个元素“0”和“1”，使得两者的反射相位差接近180°。通过遗传算法得到编码相位梯度超表面中编码元素的最佳排列，实现了太赫兹波宽带RCS缩减。对编码相位梯度超表面进行建模分析，结果表明，在0.87~1.725 THz的宽频段内，设计的1 bit编码相位梯度超表面能实现大于10 dB的RCS缩减，最大缩减值达到31.26 dB。此外，分析了x和y极化波的入射角度变化对编码相位梯度超表面性能的影响，在0°~30°范围内，其性能稳定。以上结果表明，该类超表面在雷达隐身等方面具有潜在的应用价值。

面向激光探测需求，创建了涵盖“光学设计-结构设计-元件制造-装调集成-性能评价和应用”的精密光机系统全环节研发平台。发展了“光学设计-结构设计-力热学设计”高效耦合的综合设计方法，建立了基于光机误差分解的精密装配集成方法，形成了透射光学系统定心装调、反射光学系统的高精度集成装配流程和技术，配备了光学系统波前和成像性能检测仪器，支撑了多种复杂功能的精密光机系统的研制。本文全面梳理了同济大学面向激光探测需求的精密光机系统和仪器研制方面的科研工作，针对我国“星光III”强激光装置的探测需求，研制了首套联合视频合成孔径雷达和扫描光学高温计的主被动复合诊断装置和辐射高温光学测量系统，共同为“星光III”开展超高压物态方程实验提供了技术支撑与诊断测试手段。面向海环境下目标与环境激光散射特性的测量需求，研制了发散光激光雷达散射截面测量装置和双功能平行光LRCS激光测量装置，实现了模拟海环境下标准散射体与海环境的激光散射特性的精确测量，为超低空激光雷达研制提供了数学模型和实验数据。

对近远场变换技术在目标特性测试中的应用进行了研究，通过对飞机模型的仿真结果进行近场成像处理、远场计算重构以及卷积积分修正等处理，可将近场散射变换到远场。同时，近远场变换技术能够有效解决在不满足远场条件下测量雷达散射截面积(RCS)时遇到的问题。通过对金属导体圆柱、导弹模型、常规飞机模型、角反射器等进行RCS 测试，并对单柱面紧缩场与平面波紧缩场的RCS 测试结果进行对比，得到近远场变换技术适用于那些采用隐身减缩技术的目标体，具有对测量数据进行一定程度的修正及提升测试精确度的效果。但对于未采取隐身措施的目标，近远场变换技术则完全不适用。

钝角二面角结构在目标的隐身特性中发挥着重要作用, 但其双基地特性尚不明确。采用电磁仿真与统计建模相结合的方法, 从频域、空域、极化域和统计分布角度对其双基地散射特性进行分析。研究表明, 在电尺寸较小时, 双基地散射增强特性并不明显, 单/双基地 RCS概率密度分布差异大, 共极化的双基地 RCS概率密度分布呈现双峰特性, 为此提出了双对数正态分布模型, 取得了理想拟合效果; 在电尺寸较大时, 共极化的双基地前向散射特性增强明显, 单/双基地 RCS概率密度分布相似, 符合对数正态分布和卡方分布。所揭示规律对钝角二面角结构的利用具有参考意义。

利用宽带雷达目标电磁散射特性数据可以实现雷达目标的一维距离像, 在二维像实现过程中, 传统做法需要利用雷达目标电磁回波的多普勒频率以实现雷达目标的方位像。探讨了基于宽带雷达散射截面(RCS)静态数据(没有多普勒频率)的二维成像算法, 突破了传统需要多普勒频移数据才能实现二维雷达像的限制。最后探讨了调整成像算法若干参数的不同成像效果。本文工作以期能够为不同雷达成像应用场景提供技术及理论支撑。

随着同步技术和高性能计算的发展，双/多基地雷达的“四抗”优势逐渐得以实现，双/多基地雷达成为当今雷达领域关注的焦点。雷达目标的双基地散射截面积(RCS)、双基地散射中心、双基地极化等特性与目标单基地散射特性相比，具有显著的差异。只有深刻理解雷达目标双基地散射特性才能充分挖掘双/多基地雷达在目标检测、特征提取与识别方面的潜力。因此，雷达目标双基地散射特性是一个亟需深入研究的方向。论文总结了雷达目标双基地散射特性研究的最新成果，为后续研究提供一定的借鉴。

将Lambert-Beer定律引入双向反射分布函数，推导出一种适用于球形合作目标后向激光雷达散射截面的数学计算模型，并以此为理论基依据，建立了用于测量微珠合作目标后向激光雷达散射截面的实验系统，利用该实验系统，开展了对不同材料球形合作目标回波信号相对强度的光谱数据测量，同时采集50 mW、80 mW和300 mW这三个典型发射光功率所对应球形合作目标处的光斑图像。根据光谱数据分析，计算得到不同材料微珠合作目标的后向激光雷达散射截面。研究结果表明，折射率为1.46、1.51、1.93的球形合作目标的激光雷达散射截面均随着激光功率的增加而呈现出线性增长的趋势；当激光功率一定时，折射率为1.93的球形合作目标的激光雷达散射截面要明显大于折射率为1.46和1.51球形合作目标的激光雷达散射截面，该研究结论为激光雷达散射截面的理论研究和实验测量提供一定的理论依据和数据参考。