Adv. Photon. | 面向并行多任务的智能隐身表面

发布时间：2026-09-10来源：爱光学

导读

近日，空军工程大学蔡通教授、管春生博士、浙江大学陈红胜教授团队提出并实验验证了一种面向并行多任务的电磁隐身表面。该工作针对现有智能隐身体系仅能实现单任务或串行多任务工作模式，难以应对多平台协同探测带来的挑战，构建了集多源实时感知、多目标并行决策、多任务同步调控于一体的电磁隐身架构，在运动状态和多源同时探测时，隐身系统响应时间达到了亚秒级。相关成果以“Parallel-processing smart-skin architecture for multi-task invisibility”为题，发表于Advanced Photonics 。空军工程大学宋璐博士、任光正硕士、浙江大学刘丹博士为论文共同第一作者，空军工程大学蔡通教授、管春生博士，浙江大学陈红胜教授为论文共同通讯作者。此外，浙江大学郑斌教授、钱超研究员，空军工程大学梁建刚教授、胡晓伟副教授也为该工作做出了重要贡献。该研究工作得到了国家自然科学基金，陕西省杰出青年基金，浙江省重点研发计划的资助。

论文链接：

https://www.researching.cn/articles/OJf81661d13529fb8f

研究背景

从科幻构想到军事应用，实现电磁隐身是人类长久以来的追求。电磁隐身的核心原理是抑制或引导目标的电磁散射信号，使其难以被雷达等电磁探测设备捕捉。围绕这一目标，历经多年研究，已发展出变换光学隐身、散射相消、电磁吸收、多光谱隐身等多种技术体系。但传统隐身方案普遍存在结构复杂、体积庞大、落地性差等问题，且多为静态工作模式，环境适配能力弱，难以应对复杂动态电磁环境下的并行多任务挑战。

在图1中，地面越野车面临着来自卫星、无人机等多种探测器构成的协同探测。对于无保护裸车，强烈的电磁散射回波极易被精准定位和跟踪。设计一体化、并行化的智能隐身架构，是当前电磁隐身领域亟需解决的关键科学问题。作为对照，覆盖有并行多任务隐身超表面的越野车则可以同时躲避多个探测器的协同探测。

图1.并行多任务隐身场景示意图

研究亮点

本论文提出的多任务并行隐身架构，主要由三个高度协同的模块构成：多源感知模块、多目标决策模块、多任务隐身调控模块（图2）。多源感知模块是由多端口天线、多通道射频处理结构和超分辨波束估计算法构成，可快速识别信号源数量和来波方位。多目标决策模块是多任务并行隐身架构的核心，通过记忆增强的远场隐身优化算法构造探测源数量、方位和散射场分布之间的映射关系，可根据探测源信息，快速决策实现目标隐身所需的最优相位分布。多任务隐身调控模块是将决策模块输出的相位分布转化为施加在超构表面单元上的偏置电压信号，通过动态调节超构表面单元的工作状态实现对散射场的实时调控。

图2.并行多任务隐身架构工作流程图

实验中构建了多站动态隐身场景，见图3a。当一辆行驶的汽车受到协同探测系统的持续照射时，目标发生强散射，探测器可捕获高强度散射信号（图3e），进而目标被探测。当多任务隐身超构表面被激活时，感知模块迅速捕获空间电磁信号（图3b），精准估计来波方位（图3c），决策模块利用远场隐身优化算法实时解算出最优相位分布，并映射为相应的偏置电压（图3d），使得散射调控模块精准响应，将镜面反射方向上、入射波方向和固定方向上的回波同时抑制在-15 dB以下（图3h）。

图3.运动场景下的多站多任务隐身场景验证

在多探测源同时入射时，构建了多源多任务隐身场景（图4a-c）。将一体化超构隐身系统置于转台中央，受到三个天线的多方位照射，通过远距离接收天线记录散射场，模拟多源多任务隐身场景。当隐身系统激活后，感知模块识别空间探测源数量并估计入射方位，隐身系统兼顾探测源方位和镜像反射方位在内的六个并行隐身任务，决策模块将多源感知数据转换为超构表面控制信号（图4d）。测试结果表明，六个隐身任务方位的散射能量都得到有效抑制，降至环境噪声水平（图4e-i），证明该一体化超构表面具备可靠的多任务并行隐身能力。

图4.多源多任务隐身场景实验验证

总结与展望

论文提出了面向并行多任务的智能隐身架构，搭建了集成多源感知、多目标决策与多任务调控三大核心模块的一体化智能隐身系统，有效解决了传统隐身系统仅支持串行工作、无法应对多平台协同探测的技术难题，具备优异的动态自适应电磁隐身能力。后续可进一步提升系统环境适配性与集成度，拓展复杂电磁场景应用，为新一代智能化、可扩展隐身体系的研发提供理论支撑和可靠技术方案。

来源：两江科技评论

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