DARPA 2021财年生物科技项目布局情况分析

本文系统梳理了DARPA 2021财年预算文件中的生物科技领域项目,从项目布局的角度分析了其推动生物科技领域发展的思路。从分布情况看,DARPA布局的生物科技项目主要涵盖生物安全、脑与神经科学、人体效能恢复与增强、战伤救治等方向。通过分析得出DARPA推动生物科技领域发展的具体思路包括：聚焦传染病检测与防护,提升生物安全能力;推进神经接口、神经药物研发,攻克神经功能障碍;强化单兵生理与心理干预研究,提升士兵效能恢复与增强能力;利用交叉科学和解析生物学途径,探索战伤救治方法。由此可知,DARPA正在着力强化多学科的交叉融合优势,进一步挖掘和利用生物系统的巨大潜力,助力维持美军全球领先的军事科技代差优势。     

采用3电平非均匀量化的脉冲编码策略

作为全数字发信机系统中广泛应用的一种脉冲编码技术,Delta-Sigma调制(Delta-Sigma Modulation, DSM)通过增加量化电平,能够实现调制性能的提升。但限于全数字发信机系统开关功放的具体结构,多电平DSM序列无法直接驱动后级功放电路。在传统3电平DSM基础上,通过引入面积等效原理和非均匀量化技术,提出了适用于开关功放的一种新的脉冲编码策略。理论分析和仿真结果表明,相比常规2电平DSM序列,采用该策略获得的调制脉冲序列具有更优的带内SNR和编码效率性能。     

4电平S类数字功放的电平合成策略

通过增加量化电平,Delta-Sigma调制器输出序列能够获得更好的调制性能。但在S类数字功放中,受限于开关功放的实现结构,多电平Delta-Sigma调制器输出脉冲序列无法直接驱动开关功放,需采用由多个开关功放单元构成的多电平开关功放。针对2比特Delta-Sigma调制器输出序列,分析了电平合成策略对4电平S类数字功放性能的影响,提出了两种优化的电平合成策略。理论分析和仿真结果表明,采用合适的电平合成策略,4电平S类数字功放可以获得更优的输出性能,尤其在输出功率回退状态下,电平合成策略对功放性能的影响更为显著。     

基于机动观测站和机动外辐射源的被动跟踪模型

围绕机动观测站和机动外辐射源的被动雷达(Passive Radar,PR)目标跟踪问题,提出了一种以到达时间差(Time Difference of Arrival,TDOA)为目标观测量的被动跟踪模型,通过在同一观测间隔内顺次纠正外辐射源和目标的状态,减小了外辐射源定位误差对目标状态估计的影响。仿真分析了不同系统参数与目标跟踪精度之间的关系,证明了模型的有效性。     

机载燃油泵性能退化试验研究

为了获取刻画燃油泵退化规律的退化数据,提出机载燃油泵性能退化试验研究。基于失效机理分析制定燃油泵性能退化试验方案。搭建燃油泵在电应力载荷下的性能退化试验平台,可模拟飞机燃油泵注油循环过程,施加电应力载荷,采集出口压力信号。建立Holt指数平滑退化模型用于剩余寿命预测。结果表明该退化模型表征了燃油泵的退化规律,验证了该试验方案和平台的有效性和可行性。     

大型相控阵雷达安全性设计研究

大型相控阵雷达作为新型雷达装备,其安全性质量是装备"五性"的重要组成部分,针对大型相控阵雷达安全性设计的重难点问题,利用FMEA方法进行安全性分析,找出常见危险;从电气安全、结构安全、人机安全等几个方面进行研究,提出了安全性设计的意见建议,并进行了相关安全性验证,论述了安全性与可靠性之间的关系,为部队和厂家进行安全性设计和研究提供必要的基础与依据。     

基于功能和效应的作战能力指标体系设计

在对现有作战能力定量研究成果总结分析的基础上,提出了从功能域和效应域建立多维度能力指标体系的思路及其框架设计。详细描述了军种、空间、任务链3种功能域指标分解方式,提出从杀伤、侵彻/穿甲、时空控制3个方面建立效应指标的构想,并简要分析了3类效应相关研究现状及指标构造的基本途径。     

激光制备多层结构的软质基底耐磨类金刚石膜

为提高金属铜软基底的耐磨、抗蚀能力,采用脉冲激光沉积技术制备了金属铜基底上的多层结构类金刚石保护膜;其中的碳化硅-类金刚石循环层避免了类金刚石膜层中内应力的累积,降低了功能类金刚石层破裂的风险,碳化硅持力层降低了软质铜基底与高硬度类金刚石层的硬度差,金属钛层则使得铜基底与上层碳化硅层牢固结合。实验测试表明,多层结构类金刚石保护膜在铜基底上附着牢固,可通过美军标MIL-48497A规定的重摩擦和国军标GJB150.5A-2009规定的高低温冲击试验,同时能够承受弱碱溶液的腐蚀;摩擦系数低、处于0.093以下,耐磨性能好、2 h摩擦未见磨痕。针对不同金属基底特性改进工艺,该技术可应用于存在腐蚀性环境中机械工具的抗磨保护膜。