基于单光子雪崩二极管（SPAD）的激光雷达凭借其灵敏度高、探测距离远、集成度高等优点被广泛应用于三维感知领域。SPAD激光雷达系统中包含各种功能的子模块。研究这些子模块对激光雷达系统性能的影响有助于进一步优化系统方案，提高研发效率，降低研发成本。因此，从系统子模块的特性出发，利用时间相关单光子计数技术（TCSPC）和蒙特卡罗法建立了基于SPAD的激光雷达模型，得到了被动复位电路和主动复位电路、单事件首光子时间数字转换器（TDC）和多事件TDC对系统性能的影响。结果表明：在目标飞行时间为20 ns、环境光为50×10³ lx、目标反射率为10%的条件下，主动复位电路与被动复位电路的系统性能基本相当；当目标反射率增加到50%后，主动复位电路的系统性能优于被动复位电路；类似地，多事件TDC的系统性能优于单事件首光子TDC，主要表现在，与单事件首光子TDC相比，多事件TDC的噪声本底计数为均匀分布，其信号计数的峰值更易大于噪声本底计数的峰值，寻峰算法更简单，算力需求更少。仿真结果表明，为使系统性能最优化，SPAD集成芯片的后端子模块应采用主动复位电路和多事件TDC的组合架构。

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。

利用几何光学原理推导了线性菲涅尔式聚光器在SolTrace软件中建模所需参数的计算公式，给出了建模方法。结果表明，对于反射镜列数为21列、宽度为0.38 m、长度为4 m，复合抛物面聚光器(CPC)最大接受半角为45°，接收器距反射镜所在平面5.3 m的线性菲涅式聚光器，随着太阳入射角的增大，集热管表面能流密度逐渐增大且分布更均匀；当太阳入射角大于40°后，能流密度和均匀度趋于稳定；CPC为渐开线+cusp reflector曲线比渐开线+抛物线的集热管表面能流密度更大且分布更均匀。该结果对线性菲涅尔式聚光器的推广应用具有指导意义。

提出了一种空中目标的红外成像仿真方法.根据能量守恒定律, 利用目标在天空背景中稳态时的热平衡方程, 求解表面温度场; 选取适合的双向反射分布函数模型描述目标表面面元在红外波段的反射特性, 提高面元红外反射的真实感.综合考虑空中目标的几何模型, 目标自身红外辐射和对背景的反射辐射, 结合计算机图形学相关理论, 渲染输出空中目标的红外图像.成像仿真的方法为空中目标的探测、识别和跟踪提供了参考依据.

提出了一种基于深度神经网络的提高材料去除模型精度的策略。提出一种具有特征选择能力的深度学习算法。在机器人抛光的材料去除率模型的基础上, 生成由材料去除率和相应的抛光参数组成的一系列仿真样本。深度学习算法学习了仿真样本和实际样本, 建立了深度学习模型。通过使用所提出的深度学习模型, 根据抛光参数, 估测测试样本的材料去除深度, 并计算估测了测试样本的材料去除深度与实际的测试样本的材料去除深度之间的误差。结果表明: 改进后的模型可以获得比传统模型更高的精度。

摇头丸、冰毒和海洛因等常见的毒品在特定波长激发下都可以发射荧光,但这些分子结构中的荧光基团数量较少或量子效率很低,当毒品的浓度较低时,荧光信号很弱,很难被检测到,从而限制了荧光光谱技术在毒检领域的应用。为了提高荧光光谱技术的灵敏度,从荧光信号的发散特性考虑,利用TracePro软件设计用于荧光信号收集的光路,这与传统的采用高功率激光器增加激发光能量和选用高灵敏探测器的解决方案不同;在光路中,选用抛物面型反射镜和菲涅耳透镜对不同发散角的荧光光束进行准直,采用平凸透镜和双凸透镜对光束进行缩束,采用特定尺寸的微透镜阵列对光束进行聚焦。对设计的光路进行仿真的结果表明:光路对荧光信号光的收集效率约为21.08%,比传统荧光收集光路的效率高6倍。所设计的光路可为改进本课题组已经开发的便携式高灵敏毒品荧光检测系统提供技术参考。

多电飞机变速变频电力系统的发电机之间无法并联供电，通常采用冗余供电方式来提高供电可靠性。为模拟仿真多电飞机变速变频电力系统的运行状态，展现故障情况下的电源切换过程，在分析变速变频电力系统结构及主要器件原理的基础上，基于Simulink平台，利用功能性建模方法搭建了包括变频发电机、汇流条控制单元、整流器等主要元件在内的综合仿真模型，并利用逻辑元件实现了电源切换功能建模，最后用算例进行了稳态状态下模拟仿真和故障状态下电源切换验证。

首先介绍了用于保证空间目标正常工作常用的辐射散热器分类, 并阐述了其运行模式及使用条件。总结了现有的空间目标红外特性模型, 并进一步分析, 将空间目标外表面区域分为一般区域和辐射散热区域, 建立不同的能量方程。以FY-1C为例, 根据空间目标的轨道特性、材料特性和结构特性, 使用有限单元法分析得到空间目标外表面的温度场分布, 在散热功率为0 W和100 W的情况下, 散热区域温差最大为51.49 ℃。结合温度场分布和轨道特性, 进一步计算得到空间目标在距离5 km的探测系统入瞳处的辐射照度。当目标处于地球阴影区, 目标散热区域接收到的地球自发辐射和地球反射辐射入射角很大, 可以忽略不计, 此时目标的辐射照度在两种散热功率下相差1~2个数量级。在日照区, 由于目标反射辐射的影响, 不同的散热功率只对长波波段的辐射特性有一定影响。

相比于静态条件下的寻北方案, 动态寻北能够有效抑制光纤陀螺的各种随机误差, 大幅提高寻北快速性和定位精度。常见的动态寻北算法有最小二乘拟合法、数学函数调制解调法和单位函数调制解调法等。在最小二乘拟合算法原理的基础上, 利用Matlab/Simulink仿真工具建立了两种寻北模型, 并对模型适用性进行了检验。通过建立模型研究了转台转速、采样频率、随机噪声、采样点数及常值漂移对光纤陀螺动态寻北结果的影响。仿真实验结果表明随机漂移噪声是影响寻北精度的关键因素。采样点对寻北结果的影响表明, 采样点数足够多时, 寻北误差趋于稳定, 可以实现残周期采样的寻北从而缩短寻北时间。

为了提高永磁同步电机驱动的大型望远镜转台的低速跟踪性能, 设计了自适应滑模控制器以实时抑制系统的参数不确定性和外部扰动对系统的影响。为了优化控制器参数和缩短控制系统的调试周期, 辨识出了转台控制系统的控制模型, 同时建立了系统内部的非线性因素模型, 综合上述模型对系统进行了集成仿真。仿真和实验结果证明了所设计的自适应滑模控制器对系统参数不确定性、外部扰动和噪声具有较好的鲁棒性, 对望远镜转台的低速控制效果良好。