光学相控阵通过对阵列天线相位的调节以改变发射波束的波前，从而实现对发射波束的控制。光学相控阵技术在激光雷达、激光通信、高亮度激光生成、合成孔径探测等领域极具应用潜力。本文综述了液晶相控阵、微机电系统相控阵和光波导相控阵的研究进展以及优缺点，并对激光雷达中的光波导相控阵技术进行了深入思考，提出了光波导相控阵技术的突破方向。

本文介绍一种高集成八通道Ka频段低噪下变频组件的功能和组成，研制了八通道Ka频段低噪下变频组件，提出了组件的工作原理和电路实现方式，对组件的隔离度、通道一致性、噪声系数、组合频率进行了分析。该变频组件测试结果为：噪声系数≤2.3 dB，变频增益≥35 dB，通道间幅度一致性≤±0.5 dB，多通道间隔离度≥60 dB，具有体积小、可靠性高、一致性好等优点，在某Ka频段测控系统的多波束引导接收中得到成功应用。

云和降水对全球的水和能量循环至关重要，是维持地球能量平衡的要素之一。星载云、降水雷达通过对云、降水主动探测，能够全天时全天候获取全球云和降水三维结构信息，可有效弥补气象卫星被动探测的不足。首先对星载云、降水雷达开展需求分析，总结了当前我国气象卫星云、降水雷达探测能力的不足；然后介绍了国内外星载云、降水雷达发展现状，归纳出我国星载云、降水雷达需解决的问题；最后给出未来我国星载云、降水雷达的主要发展方向。

2021年3月27日~29日，我国北方地区经历了一次大范围、长时间的沙尘暴污染过程。本文通过使用MODIS（中分辨率成像光谱仪）卫星数据、地基多波长拉曼偏振激光雷达以及后向轨迹模型HYSPLIT（混合单粒子拉格朗日综合轨迹），开展星地联合观测，分析了此次沙尘天气的水平和垂直分布特征及其传输过程。同时，利用中国环境监测总站提供的小时实况数据、AERONET（气溶胶自动观测网）的光学厚度数据以及MCD19A2（全球气溶胶数据集）产品对激光雷达的反演结果进行了验证。研究结果显示：① 本次沙尘主要通过戈壁沙漠北部4公里高度输送，并与本地污染物混合后沉降；② 沙尘天气期间，PM₁₀浓度显著上升，最大值超过2 492.65 μg/m³，PM_2.5浓度最大值为236.48 μg/m³，当天光学厚度最高值达到4.1；③ 太阳光度计与激光雷达反演光学厚度趋势一致，相关性达95.63%；激光雷达反演PM₁₀、PM_2.5分别与官方公布数据的相关性达到85.93%和98.47%，验证了地基多波长拉曼偏振激光雷达系统的探测能力与精度。

针对无人机在无导航信号环境中低空动态飞行时，视觉同时定位与建图（Simultaneous Localization And Mapping， SLAM）定位方法在图像快速变化和过曝光时稳定性差的问题，本文提出一种基于边缘特征的无人机视觉定位方法，通过对传统特征提取算法的数据进行降维，生成边缘特征，利用卷积神经网络进行连续关键帧之间边缘特征匹配，得到边缘特征重投影误差函数，最终通过非线性优化完成位姿估计。实验结果表明：在数据集下，与最新的ORB-SLAM3（支持视觉、视觉加惯导、混合地图的SLAM系统）算法相比，新方法定位时间缩短31%，在低纹理场景中，定位精度提高15.04%。飞行实验结果表明无人机定位的准确性和稳定性得到了显著提高。

SWOT（Surface Water and Ocean Topography，地表水和海洋地形）卫星是新一代海洋观测卫星，其采用了小入射角下的合成孔径雷达（SAR）观测体制，为海浪探测提供了一种新的手段。本研究在前人SAR海浪谱反演研究的基础上，针对SWOT卫星数据开展了海浪谱反演算法的适用性研究，讨论了风速、风向、主波波向对海浪谱反演的影响。利用欧洲中期天气预报中心（ECMWF，European Center for Medium-range Weather Forecasts）的ERA5（第五代再分析数据集）对反演的有效波高进行了验证。结果表明：在风速为7 m/s~9 m/s、9 m/s~11 m/s、>11 m/s时，反演的有效波高均方根误差（RMSE）分别为0.30 m、0.19 m、0.64 m，散度指数（SI）分别为16.74%、7.03%、19.61%，可以证明SWOT卫星作为小入射角SAR具有反演海浪谱与海浪参数的潜力。

介绍了太赫兹技术的发展概况及其在部分应用场景中的优势，如在雷达中具有高分辨率、强反隐身特性等。在太赫兹大气传输特性方面，重点介绍了MPM模型基本原理，并对主流的大气传输模型如ATM模型、AM模型做了简要的介绍与比较。同时介绍了近年来国内外对太赫兹大气传输特性的研究概况与新的进展，并对太赫兹技术的发展进行了总结与应用层面的展望。

静止轨道干涉式大气垂直探测仪装载在中国新一代静止轨道气象卫星风云四号上，是世界上第一个运行在静止轨道上的高光谱垂直探测仪器。在高光谱探测过程中，使“驻留”观测的目标保持高精度稳定是静止轨道高光谱红外大气探测的关键。风云四号卫星是我国高轨气象卫星首次采用三轴稳定姿态控制平台的卫星，这给探测仪的高精度定位带来很大挑战。高精度的观测计划稳定性需要卫星平台、姿态控制、有效载荷和地面系统共同完成，过程非常复杂。本文在介绍探测仪的探测原理和工作模式设计的基础上，对探测仪星地一体化定位的关键技术进行研究，并利用仪器在轨获得的实测数据对驻留控制精度与定位精度开展检验及分析。结果表明，探测仪达到了1/10像元的驻留控制精度与1像元的定位精度。

考虑到成本和集成度等约束，传统的相控阵天线通常是单极化的或分时多极化的，并不对发射或接收信号时的极化形式进行精细调控，这会制约相控阵天线极化域效能的发挥。针对此问题，本文基于异构全极化相控阵，对其波束指向和极化参数进行联合调控，力图以较低的成本实现相控阵天线的全极化应用。首先，提出异构全极化相控阵的概念；然后，建立异构全极化相控阵的波束指向和极化参数联合调控数学模型；最后，提出联合调控方法并进行数学仿真。仿真结果证明了异构全极化相控阵的波束指向和极化参数联合调控方法的正确性和有效性。

地月空间中的DRO轨道是一类极具价值与任务潜力的周期轨道。针对DRO轨道上科学探测卫星科学载荷突发关键数据及时下传的需求和测控管理全球覆盖的需求，在分析北斗三号全球短报文基本能力的基础上，基于北斗三号全球短报文完成地月空间系统测控数传方案和测控数传流程的设计，并对关键技术进行分析。研究分析表明：基于北斗三号全球短报文的地月空间测控数传方案能够弥补地基测控的测控间隙，实现全天候全天时的低成本测控数传。