Abstract:

太赫兹成像技术作为一种新兴的成像手段，具有非侵入、无损检测和高分辨力的优势，近年来取得了显著进展。本文从技术路线和研究现状对太赫兹成像技术进行综述分析。根据信号源类型，对比分析了脉冲太赫兹成像与连续波太赫兹成像两种机制的技术特性。在此基础上，重点讨论了具备超分辨成像和高速成像能力的技术方案，分析了它们的发展现状以及在未来太赫兹成像场景中的优势。最后总结展望了面向应用的太赫兹成像技术挑战。

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干涉成像技术可在非接触条件下精准测量物体表面的微小形变或位移，展现出广泛的应用潜力。本文设计并构建了一种基于太赫兹频段的反射和透射干涉系统，该系统通过扫描后直接利用相位信息重塑图像。实验显示，在164 GHz、172 GHz、196 GHz和204 GHz频段，迈克尔逊干涉系统的成像质量和分辨力均优于直接测量法；在150 GHz下，未使用成像算法即可达到半波长分辨力，对比度相较直接测量提升50%；在180 GHz频段实现了马赫-曾德尔干涉系统，双光路差分有效降低了相位噪声，证明了该系统的可行性和优势。太赫兹干涉技术为成像领域提供了非接触式的高分辨力成像解决方案。

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介绍了一款基于反向并联肖特基二极管对的太赫兹四次谐波混频器，其射频工作频率范围为400~600 GHz。该混频器在射频(RF)端采用多点接地设计，相比于传统的单点接地方式有效降低了射频端口的回波损耗；提出射频端一体化的设计方法，相比于传统设计方法，减少了设计过程中30%的匹配枝节数量，提高了设计效率。实测结果表明，本地振荡器(LO)功率在7~13 dBm范围内时，混频器在整个工作频带内变频损耗的典型值为20 dB，最优值为14 dB。

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高压电缆绝缘层质量对于电力输变电系统的长期可靠性至关重要。绝缘层厚度分布不均匀性导致的局部切向电场容易形成安全隐患。本文利用反射式太赫兹检测系统，结合柱坐标扫描装置，实现了交联聚乙烯高压电缆绝缘层厚度全角度扫描测量，量化了绝缘层厚度不圆度并评估其分布均匀性。通过太赫兹图像直观显示绝缘层的界面褶皱纹理特征，与实际试件形貌高度吻合，验证了太赫兹成像技术在高压电缆质量检测中的有效性，为高压电缆的质量评价提供了新的检测手段和评估方法。

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基于相位成像的毫米波全息成像系统凭借其优异的穿透特性和高分辨力优势，已广泛用于人体安检及无损检测等领域。突破现有分辨力极限向更高频段扩展已成为技术发展趋势，但高频段成像面临密集收发单元排布与高系统复杂度的双重挑战。本文提出一种基于线阵扫描的W波段近距离高分辨力毫米波全息成像系统，通过25发100收的阵列架构和集成电子学链路设计，成功实现了85~105 GHz工作频段的近距离高质量成像。实验结果表明，该系统在0.5 m成像距离下，水平与竖直方向分别实现了优于2 mm和2.5 mm的空间分辨成像。

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针对光学仪器窗口的低电磁散射需求，基于Voronoi图的金属微结构模型，采用棋盘式阵列排布超表面结构，在满足仪器窗口透明度和成像质量需求的同时，实现了雷达散射截面(RCS)的有效缩减。实验表明，未透明化处理的棋盘结构超表面在11.6~17.9 GHz频段内可实现超过10 dB的RCS缩减，透明化处理前后的超表面单元相位响应保持一致。所设计的透明化RCS缩减超表面具有较高的透光率，可均匀衍射杂散光分布，且具备宽频带RCS缩减的特性。研究结果为低RCS透明窗口设计提供了新的思路。

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随着低轨(LEO)卫星系统的发展，星载相控阵列天线已应用到卫星系统中，具备星载电磁波到达方向(DOA)的相控阵测量条件。针对当前卫星测向定位体制中，单DOA定位体制无法定位空中目标，双星时差联合测向(TDOA/DOA)定位需双星同时可视目标下同步测量计算才能定位的问题，提出一种基于单星双DOA的定位方法。分析了单星双DOA定位原理及定位算法；通过仿真定量计算不同卫星间隔、测向误差以及卫星位置误差对卫星定位精确度的影响，并推导该定位系统的几何精确度因子(GDOP)，最后通过仿真验证了其可行性。

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为解决频域时间反转算法在雷电辐射源成像计算过程中计算量大、耗时长的问题，提出一系列时间反转算法的优化加速方法。首先，引入图形处理单元(GPU)并行计算，并进一步拓展为双卡GPU集群计算，同时采用CPU与GPU的多线程并发编程方法，覆盖彼此相互等待所带来的时耗；其次，将最大能量搜索算法及相位差筛选算法等程序编写至GPU上，实现并行搜索及计算相位差值；最后，将数据采集传输模块、GPU处理模块以及定位成像模块整合，实现雷电数据从采集到定位成像的一体化功能。针对一段500 ms的雷电甚高频(VHF)数据，实测只耗时18 min，比以往基于CPU单线处理进程快约703倍，而有效定位点数仅减少9.3%。

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针对短波侦测定位的现状及发展需求，开展电离层波传播多径与极化信息处理的研究工作。对短波电离层多径传播时延与极化匹配仿真数据进行研究，定量分析电磁波信号被接收天线接收到时的极化状态、电磁波信号发射时的极化状态以及电磁波在电离层中传播时的极化状态变化这三者之间的关系，构建短波电离层多极化传播模型，完成短波电离层多径传播时延与极化匹配关系研究。仿真结果表明，对于短波信号，当其穿出电离层后，其极化率只与传播方向和地磁场的夹角有关。

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提出了一款紧凑、高增益的±45°双极化贴片天线。通过对工作在TM₀₅模式下的矩形贴片天线进行研究和改进，并用细的微带线来取代贴片上反相电流所在的部分以减少反相电流对贴片天线辐射方向图的影响。考虑到实际基站天线应用中的一维阵列轮廓需求，细微带导线被弯折，因此所提出的天线相比于传统的双极化天线结构尺寸显著减小。差分馈电结构取代传统1×3天线阵列中的复杂馈电网络，从而简化了天线的结构。所提出的双极化天线的仿真结果S₁₁在3.4~3.6 GHz范围内均小于-10 dB，而在工作频率范围内，测得实现的增益大于11.3 dBi。

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超表面在多个领域已展现出广泛的应用潜力。在设计超表面的过程中，需针对偏振、幅度分布、相位分布等因素进行元器件的优化，这一过程通常需要专家参与且耗时较长。本文提出一种融合神经网络高精确度超宽带频谱正向预测和遗传算法的元器件逆向设计方法。该方法能够同时预测0.5~2 THz频率范围内16×16高自由度离散网格结构的幅度和相位，其幅度预测精确度可达0.019，相位预测精确度可达4.332°，单个超表面单元的平均优化时间为1.5 min。设计并模拟了2组3 bit频率复用和极化复用的超表面，仿真结果验证了该方法的有效性。所提方法为面对复杂应用场景的元器件快速设计提供了一种新的范例，对超表面设计人员具有重要的参考价值。

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在战场通信对抗中，干扰参数的合理分配一直是一项具有挑战性的任务。本文基于深度强化学习(DRL)对干扰方的干扰功率、干扰波形和干扰目标进行分配，在保证干扰效果的前提下节省资源消耗，提高资源的利用率。具体地，将干扰参数分配问题构建为完全协作的多智能体任务，采用集中式训练、分布式决策的基于最大熵和注意力机制的QMIX(SA-QMIX)算法缓解多智能体决策维度高的问题，通过在QMIX算法中引入最大熵方法和多头注意力机制，使智能体在部分可观测环境下更有效地协同决策。仿真结果表明，采用SA-QMIX算法进行干扰参数分配时，相比传统的QMIX算法，能够在减少1.5 dB的干扰功率前提下，增加5%的干扰成功率，且本文算法能够更快地收敛，收敛速度可提升大约40%。

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针对目前跌倒检测算法存在效率低、速度慢等问题，提出一种新的人体姿势跌倒检测算法。基于OpenPose获取人体骨骼关键点信息，并基于重心下降速度、身体倾斜角度、外形轮廓变形比3个判定条件确定人体跌倒状态。实验阶段，与单纯基于深度学习或穿戴设备的方法相比，所提算法性能最优，检测灵敏度为98.35%，特异性为96.79%，准确率为97.11%。实验结果验证了所提算法的稳定性和可靠性，具有广阔的应用前景。

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针对现有输电铁塔鸟巢检测准确率较低的问题，提出一种基于轻量化残差卷积注意力网络(LRCAN)的无人机(UAV)输电线路鸟巢检测系统。在分析工作流程基础上，提出一个基于LRCAN的输电线鸟巢检测模型，使网络更关注所需的细节特征，并抑制其他无用信息的干扰；基于深度可分离卷积层修改特征融合网络中的正常卷积，减少网络参数数量。仿真结果表明，与参数数量相似的YOLOX-S相比，所提模型mAP提高了5.4%；与具有相同水平mAP的YOLOX-L和YOLOX-X相比，所提模型参数数量减少至它们的1/5和1/10。

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选择有效的方案实现智能电网中的双向实时通信至关重要，电力线载波(PLC)技术提供了一种适合中国国情的低成本解决方案。介绍了OFDM PLC调制技术的优势，通过分析低压电力线通信信道输入阻抗，建立了低压电力线载波模块系统模型。并在关于电力线信道的研究基础上，设计了基于低压电力线的高速载波模块。测试结果表明，该载波模块设计方案具有较高的接收灵敏度和抗噪声能力。

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随着互联网的应用发展，用户对带宽的需求日益增大。同时，伴随着宽带接入技术的发展，终端可以同时具有多条网络链接，然而传统传输控制协议(TCP)采取单路通信，因而造成资源浪费。为此，IETF专门提出了多路径TCP(MPTCP)来实现TCP的多路传输，从而提高链路利用率和协议鲁棒性。本文对国内外MPTCP的最新研究成果进行了总结，包括MPTCP的体系结构、路由和拥塞控制等内容，可为国内研究者进一步深入研究提供参考。

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针对传统测量方法和测量仪器无法准确测量失真正弦波或非正弦信号有效值的问题，提出利用美国AD公司的真有效值检测单块集成电路AD536A测量任意高频信号真有效值的方法。从理论上说明平均值测量法测量的有效值与真有效值的区别，分析了当前有效值测量方法的缺点，设计了真有效值检测电路。实验表明，该测量方法和检测电路能实现对任意高频信号真有效值的测量。

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太赫兹光电子学的兴起推动了太赫兹波产生、传输和探测3方面理论和器件的快速发展。通过调控亚波长金属结构与太赫兹波相互作用的特异光学响应，太赫兹超材料和超表面器件已在太赫兹光束整形、导波和调制方面显示了巨大的潜力和优势，并可能推动太赫兹光源和探测器的发展。进一步发展和丰富太赫兹超材料和超表面器件，也将对太赫兹波在传感、通信和雷达等应用方面产生有益影响。本文综述了首都师范大学超材料与器件课题组近年来在太赫兹波段开展的基于超材料和超表面材料的光谱调制器件、光场调制衍射光学元件和主动光学元件的工作，介绍了超材料与器件的基本物理理论以及相应的实验研究成果，希望能够推动超材料与超表面太赫兹调制器件的发展与应用。

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针对目前井下人员定位系统存在的问题，提出一种基于步行者航位推算的辅助定位方法。利用低成本的惯性测量单元(IMU)和磁力计，设计稳定的姿态与航向参考系统(AHRS)，利用惯性导航的相关理论，并通过分析人员步行姿态，进行零速修正(ZUPT)，组成步行者航位推算系统，对井下人员进行实时航位推算。以实验室大楼走廊模拟井下矿道环境进行航位推算实验，实验结果表明，本方法对人员行走距离和方向做出良好的推算，能成为现有井下定位的有效补充，提高人员定位精确度。

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针对微应变片的高精密度、高线性度、高稳定度及较高增益的测量要求，采用仪用放大器AD625为核心器件，通过将精密匹配的电阻对安装于器件的恒温位置的巧妙设计，尽可能地消除电路中存在的共模电压，由于电路布局使匹配电阻的温度变化基本一致，也极大地降低了温度漂移的影响，从而获得了一种适用于微应变计测量的高性能差动放大电路，其增益的线性度达到约0.01%的水平，共模抑止比达到129 dB。

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因对半导体器件进行安全、快捷、无损伤的辐射效应研究及验证的迫切需求，激光模拟辐射电离效应方法应运而生，并得到了国外科研界的推动和认可。相比于大型地面辐射模拟装置，激光模拟方法具有许多独特优势，可为深入认识半导体器件辐射效应，开展有针对性的抗辐射加固设计提供重要的补充手段，其研究在理论和应用方面均具有重要意义。本文简要叙述了γ射线、激光与半导体器件相互作用产生电离效应的主要机理，归纳了激光模拟的物理基础和主要特点，总结了国内外发展的情况，深入分析了当前研究存在的问题，并提出了开展研究可以采取的手段和方法。最后展望了未来值得进一步探索的研究内容和方向。

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介绍了太赫兹频段引信天线的优缺点与背景需求。为实现太赫兹频段引信天线工程应用，分析了介质透镜天线在太赫兹频段的工作原理及应用特点，采用H面喇叭嵌装介质透镜天线形成太赫兹频段引信天线，可以有效缩短H面喇叭天线的纵向尺寸。并利用透镜的偏焦技术形成不同波束倾角的引信天线，对不同波束倾角的太赫兹引信天线进行了仿真计算，仿真计算结果验证了该技术方案的可行性。

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超宽频带传输在短距离内(通常10 m范围内)利用自身的带宽优势，可以通过较低的能量(功率谱密度小于-41.3 dBm/MHz)和较大带宽(超过500 MHz)进行高速通信(100 Mb/s以上，理论上可以达到1 Gb/s)。超宽频带通信技术与多入多出技术的结合还可以进一步增加通信容量。作为超宽带通信应用中重要的一环，超宽频带天线的优化设计显得尤为重要。超宽频带天线为带宽超过500 MHz或相对带宽大于20%的宽频天线。本通信选取最具代表性的Vivaldi天线为例，通过统计优化算法对多目标任务进行优化，得到130 mm ×100 mm尺寸天线的-10 dB带宽达2.4 GHz。该设计方法对宽频带、多参数天线设计有较好的借鉴。

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伪码跟踪环的设计是实现非相干扩频接收机的关键环节。为了实现非相干扩频接收机的伪码跟踪，设计了能量归一化的延迟锁定跟踪环，给出了环路的实现结构及环路参数的计算方法。分析了非相干扩频的特点，指出环路设计的关键点，在此基础上阐述了码环鉴别器、环路滤波器、超前滞后码发生器的设计及实现方法，并给出一套具体的实现参数。Modelsim仿真结果及FPGA实测数据表明所设计的环路能对伪码进行精确跟踪。

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针对ISO14443,ISO15693和Tag-it等多种协议，提出了一种新型的基于高级RISC微处理器(ARM)的射频识别系列通用射频卡读卡器的电路设计，并使用加密模块实现了在操作过程中对数据流的加密。介绍了系统组成、工作原理和工作流程，给出了加密电路和射频网络的详细硬件设计，对该设计结果进行了测试及分析，结果表明该电路能对有效范围内的多种类型的卡准确无误地读写和加密。

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TMS320DM642平台上实现TCP/IP通信，可为嵌入式多媒体系统的网络应用提供技术支持。分析TMS320DM642芯片功能和LWIP(轻量级网络协议)层次结构，通过LWIP的移植，实现TMS320DM642非NDK(网络开发者套件)解决方案的TCP/IP网络通信，实例验证了LWIP移植方法的有效性。

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作为一种快速精确进行超越函数运算的方法，坐标旋转数字计算(CORDIC)算法在现代工程实践中获得了广泛应用。本文简要介绍了该算法的基本原理，给出了具体的计算方法，并以双曲正余弦函数的求取为例，给出了CORDIC算法在FPGA中的实现方法，在集成综合环境(ISE)平台上进行了仿真。结果表明，由于采用了流水线结构，算法精度较高，实时性较好。另外，通过Matlab相应的算法进行了仿真，得出迭代次数和计算误差之间的关系曲线，有助于实际应用中选择迭代次数。

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为了提高调制器的灵活性和可扩展性，设计了一个中心频率和符号速率可调，且支持多种调制体制的高速通用数字调制器方案，并能产生中频为80 MHz，带宽为7.936 5 MHz的正交相移键控(QPSK)信号和16QAM(正交幅度调制)信号。集中论述基于软件无线电的通用调制算法、符号映射原理和高速成形滤波模块的具体实现。测试结果表明，该方案开放性好，结构简单，体积小，具有一定的实用性和通用性。

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空间光调制技术广泛应用于阈值开关、高速光互连、光逻辑运算等领域，对光信号的实时快速寻址有极高的要求。与电寻址方式相比，光寻址采用并行寻址，速度快，分辨率高，具有更大的优势。但在实际应用中，如何实现快速稳定的光寻址成为空间光调制的关键。本文以ZnO薄膜作为光导层，构造光寻址液晶空间光调制器，更好地实现了对读出光光强和相位的二维空间分布的调制。

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高速数据采集系统是现代雷达信号处理不可缺少的重要组成部分。文章以宽带侦察接收机信号处理为应用背景，论述了一种基于带通采样的高速数据采集系统的设计方案。该方案以Xilinx公司Virtex-5系列FPGA为平台，控制高速模数转换器ADC08D1000，完成数据采样、传输、存储、信号处理功能，并选取高速FIFO作为存储设备，解决数据率转换问题。该系统实现了软件、硬件设计，测试结果验证了方案的可行性。

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针对传统的油田GIS系统存在的不足，包括客户机/服务器(C/S)模式运维不便，无法在线实时绘制兴趣点(POI)，不能根据区域进行分割定位等方面，提出了相应的解决方案，设计并实现了基于AJAX+JSON+HTML5组合技术的浏览器/服务器(B/S)架构油田信息查询系统。实验结果显示，POI实时绘制功能和区域分割功能提高了交互性，丰富了用户体验，满足油田应用的实际需求，为多元化网络服务的发展铺垫了道路。

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对于THz频段的检测器，当器件的尺寸远远小于检测信号的波长时，可以获得快速的响应速度，但耦合信号的能力会下降。为了提高检测器的信号耦合能力，需要借助天线收集信号。因此天线的性能直接决定着器件的响应频段及灵敏度等参数指标。六氮五铌(Nb5N6) 微测热辐射计太赫兹检测器采用平面集成天线的方式来耦合信号，平面天线通过微加工技术，经过光刻、剥离等过程，集成在基片上，Nb5N6置于平面天线的中心。针对0.32 THz的中心频率，尝试采用电容耦合信号的设计方法，提高了Nb5N6的信号耦合能力。

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为实现高频地波雷达中的多目标跟踪，有效利用多普勒量测改善系统性能，采用多假设数据关联算法的多目标跟踪系统，提出了多普勒速度优先的二重波门设置和基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的多假设算法。基于EKF的多假设算法，直接利用EKF过程中得到的参数更新观测向量方差，计算假设的概率，实现多假设数据关联。建立仿真场景，验证了二重波门设置能有效减少杂波干扰，并将基于EKF的多假设算法与独立假设下引入多普勒速度的关联算法比较，结果表明基于EKF的多假设算法在高频地波雷达这种较高杂波密度条件下效率更高，捕捉航迹和滤除虚假点迹的能力更强。

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针对GMSK混合信号的单通道盲分离问题进行了研究。由于不能直接采用逐幸存路径处理(PSP)算法对GMSK混合信号进行分离，考虑对GMSK信号作线性近似处理，使得GMSK混合信号适用于PSP算法。该算法通过在符号序列和信道参数组成的联合空间进行最大似然估计，保留最优路径，输出符号对，从而获得分离信号。仿真结果表明，使用PSP算法对GMSK混合信号进行分离的误码率性能略优于粒子滤波算法误码率性能，但复杂度远低于粒子滤波算法。

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针对汽车牌照的自动识别中倾斜问题，对Hough变换提出了新的用法。首先，根据灰度确定汽车图像中车牌的位置和范围，取出包含车牌的子图像；然后对子图像中的点作二级Hough变换算法，计算出子图像中主要直线的角度，该角度被认为是车牌的倾斜角度；最后，用插值旋转的方法进行校正。仿真实验验证了本文算法的有效性。

Abstract:

基于代理签名理论和前向安全签名理论，提出了一个前向安全的强代理签名方案，其安全性建立在求离散对数和模合数求平方根是困难的这两个假设的基础上。此方案同时对代理签名人和原始签名人的权益提供了保护，攻击者即使在第i时段入侵系统，也无法伪造第i时段之前的签名，因而具有较高执行效率和较强的安全性。

Abstract:

利用小波方法去噪,是小波分析应用于实际的重要方面。小波去噪的关键是如何选择阈值和如何利用阈值来处理小波系数,通过对几种去噪方法比对分析和基于MATLAB信号去噪的仿真试验,验证了小波去噪的优越性。通过对现场采集到的输油管线压力信号去噪处理,结果表明,该方法可以有效去除噪声。

Abstract:

从普遍接受的三个基本假设出发，讨论环境因子的定义和失效机理不变的约束条件，重点综述环境因子的研究现状和常用方法，并探讨引入反应论模型解决环境因子预测问题的可能途径。

Abstract:

从硬目标灵巧引信方案设计的角度出发，提出并分析了影响高G值加速度计所敏感的加速度值的几个关键因素：目标介质、着角、着速、加速度传感器安装位置、运载平台等对弹体倾彻性能的影响；在分析的基础上，对硬目标灵巧引信进行了初步的方案探讨；最后，给出了一设计实例。