带电沙尘大气对微波量子照明雷达性能的影响

本文旨在研究带电沙尘大气对微波量子照明雷达性能的影响.基于Mie粒子散射理论,运用模拟离散随机分布粒子对光子多重散射的蒙特卡罗方法,对不同能见度及不同粒子带电量的沙尘大气的微波衰减进行分析.根据量子照明雷达理论,采用基于分束器理论的分光链路模型模拟沙尘大气信道,并根据量子雷达方程及量子检测错误概率理论,开展不同能见度带电沙尘大气对微波量子照明雷达的检测错误概率、信噪比和最大探测范围等影响研究,并与经典TMN雷达性能进行对比分析.结果表明,在沙尘大气中,量子照明雷达的性能随着能见度的增大而提高,粒子带电会引起信号衰减增大及系统性能下降,带电量的变化引起性能的改变是非线性的.当能见度较高时适当提高信号频率可提高量子照明雷达的性能,当能见度较低时频率提高带来的增益会小于衰减增大带来的性能下降,这种情况不宜增大频率.在与经典雷达的比较发现,在较低能见度及较低发射平均光子数时量子雷达性能较优,但随着光子数增加,优势逐渐降低.

层积云背景下量子干涉雷达最优平均光子数自适应策略

量子干涉雷达(Quantum Interference Radar,QIR)是以量子力学为基础,利用量子纠缠效应进行目标探测的一种新型雷达体制,QIR探测光子数的变化会对雷达分辨率和系统生存函数产生影响。为了降低层积云液态水含量对QIR探测性能的影响,提出了基于诱骗态量子密钥协议的最优平均光子数自适应(Photon Number Adaptive,PNA)调整策略。建立了层积云液态水含量、传输距离与最优平均光子数之间的关系,对自适应调整前后的QIR分辨率和信道生存函数进行了比较。理论分析和仿真结果表明,当脉冲信号波长一定,层积云粒子浓度为1.579×10^(4)cm^(-3),层积云液态水含量为0.5 g/cm3时,采用PNA策略之后,QIR角度分辨率值由1.289下降至1.028,QIR系统角度分辨率和空间分辨率均得到有效提高;当层积云液态水含量为0.1034 g/cm^(3)时,采用PNA策略之后,信道生存函数由0.2292提高到0.4167。因此,通过PNA策略自适应地调整系统发送端信号脉冲所含的平均光子数,能够提高QIR在层积云背景下探测的可靠性。

量子信息技术在未来电子对抗中的前景展望

量子信息技术飞速发展,已成为研究热点,并逐步走向未来战场应用,可极大改变敌我战场态势,威胁我方电子对抗装备系统作战效能。为应对量子信息技术带来的安全威胁以及算力威胁,全面提升我国电子对抗装备具备远程精确化、智能自动化、隐身无人化等特点,是未来重点研究领域,关系着未来战场走向。文章结合量子技术特点,重点分析了量子测量、量子雷达探测以及量子保密通信等量子信息技术国内外发展现状,以及该技术对现代电子对抗应用的潜在影响,并提出量子信息技术与电子对抗技术融合发展思路,构想量子信息技术在电子对抗装备领域应用的模式,并对未来“量子-电子对抗”技术进行前景展望,努力争夺未来量子-电子领域制高点。

用于量子微波接收机的原子气室探头RCS分析

基于里德堡原子的量子微波接收机具有超宽带、高灵敏度等显著优点,在雷达探测、信号侦察等电磁对抗领域具有巨大的应用潜力。经典的微波接收机采用金属天线作为传感器探头,而量子微波接收机的传感器探头是一个全介质的原子气室。文中对原子气室探头的雷达散射截面积(RCS)进行分析,通过将原子气室与经典的微带贴片天线进行仿真对比,展示了原子气室探头在2 GHz~18 GHz的宽频带内具有更低的RCS。此外,还对影响原子气室RCS的主要因素(结构、尺寸、相对介电常数等)进行仿真分析,给出了低RCS原子气室的参数选取基本原则。

量子雷达技术的研究现状及应用发展趋势探究

在现代科技快速发展的背景下,量子雷达技术作为一项具有革命性潜力的新兴领域,引起了广泛的研究兴趣。量子雷达利用量子力学的原理,相较于传统雷达,提供了更高的灵敏度和分辨率,以及更强的抗干扰能力。目前,该技术尚处于实验室原型和概念验证阶段,但在多个领域已经开始逐渐应用。研究通过探讨量子雷达技术的基本原理、发展现状、主要挑战,以及分析其未来的发展趋势和现阶段可行的应用场景,指出在医学以及环境监测等领域,量子雷达技术已经可以投入到实际应用中。随着相关技术的不断发展,量子雷达技术也将应用于更多的领域。

单光子量子雷达探测的滤波新方法

随着隐身技术的迅速发展和广泛应用,隐身武器的作战性能在突防能力、生存能力和精准打击能力具备显著优势,对反隐身防空作战提出了挑战。量子雷达,是一种利用量子现象进行目标状态感知与信息获取的新体制雷达,近十年来许多国家的科研机构开展了这个领域的技术探索。首先综述了当前国内外在量子雷达方面的研究进展,然后提出一种新的探测思路,采用非传统滤波技术改变量子态传输通道的状态,形成一种利用纠缠光子态联合测量来改善目标吸收材料的反射性能或透射性能的方法,为量子雷达测量设计提供了新方案。

基于纠缠光子的量子测距技术研究进展

为了在测绘导航科学研究中获得更高的测距精度,给出量子测距技术的研究进展:总结基于不同光路结构的量子测距方法,并阐述其测量原理与研究现状;概述当前量子测距技术的主要应用领域以及研究进展;最后对量子测距技术的未来发展趋势及在测绘导航领域可能的应用进行分析与展望。

量子雷达检测方程及其应用

量子雷达是一种利用量子资源提升探测性能的新体制雷达,它是经典雷达的升级改进,在信号的调制、传输、接收和检测的原理上都与传统雷达有较大区别。文中从量子物理理论出发,提出了量子雷达的信号回波和背景噪声的一般公式,研究了量子雷达信号检测的一般方法与极限性能,在此基础上提出了量子雷达的一般性方程,并结合在单光子检测雷达这一具体问题上的应用,对量子雷达方程进行了阐释,定量分析了量子雷达相比于经典雷达在探测威力上得到的提升。文章最后对量子雷达方程与探测机理进行了总结。

量子雷达技术的发展现状及趋势

随着量子理论基础的奠定以及量子技术的发展,人们尝试利用量子力学规律来进一步提升雷达探测能力,量子雷达技术应运而生。首先,给出量子雷达的定义,并将量子雷达技术按照量子技术在雷达中的实现方式分为量子纠缠雷达、量子增强雷达和量子衍生雷达。其次,阐述量子雷达独有的特点并将其与经典雷达进行对比。再次,针对量子雷达不同技术分支重点综述其主流技术以及实用化进程。最后,总结量子雷达相比经典雷达在探测、成像等方面的优势,并指出量子雷达技术在发展中亟待解决的理论技术难题,同时对量子雷达发展趋势进行展望。

基于量子算法的逆合成孔径雷达稀疏成像方法

经典稀疏重构算法的计算复杂度较高,易导致雷达系统面对较大规模雷达回波数据时实时成像处理能力不足。针对这一问题,将量子算法应用于逆合成孔径雷达成像的稀疏信号处理中,为雷达稀疏成像带来量子计算短时间内处理大规模数据的优势。首先,根据逆合成孔径雷达稀疏成像的经典算法,分析匹配滤波、稀疏重构等经典算法的量子化方法,建立经典算法与量子算法之间的映射关系;其次,在确定相应量子算法及步骤关系的基础上,构建能够实现稀疏成像经典算法功能的量子线路,提出基于量子算法的逆合成孔径雷达稀疏成像方法;最后,根据构建的量子线路,结合雷达回波信号,制备相应的量子态,输入到量子线路中获得成像结果。仿真实验表明:相较于经典稀疏成像算法,基于量子算法的稀疏成像方法能够在保证成像质量的同时,大幅降低雷达成像处理数据的计算复杂度。

基于先进量子测量技术的雷达发展动态

传统雷达方案是基于电磁波信号传输理论,通过探测空间中物体反射的电磁波回波信号,来实现目标定位及其他参数的测量。相比于传统雷达方案,量子技术框架下的量子雷达方案旨在提高雷达探测精度和反应速度,同时在抗干扰能力和反隐身功能等方面也具有更加明显的优势。该雷达发展动态研究阐述了量子技术的原理、发展及量子测量技术在雷达中的应用研究动态,着重叙述国内现有最新基于先进量子测量技术的三种量子雷达技术方案,通过案例分析其原理,为未来量子雷达的进一步发展提供可以借鉴的新思路。

基于干涉量子雷达的远距离空中目标探测系统设计

空中目标探测对于空中交通管理与调度具有重要的参考意义,为了克服距离给空中目标探测工作带来的困难,利用干涉量子雷达技术,从硬件和软件两个方面优化设计远距离空中目标探测系统;加设干涉量子雷达探测器,改装雷达信号处理与成像装置,完成硬件系统的优化;利用干涉量子雷达技术生成空中目标雷达图像,通过杂波抑制、图像增强等步骤完成初始雷达图像的预处理;提取雷达图像的轮廓特征,测量空中目标距离,计算空中目标尺寸、位置等几何参数以及移动速度参数,最终通过特征匹配确定区域是否存在空中目标,输出空中目标探测结果;通过系统测试实验得出结论:与传统探测系统相比,优化设计系统的距离、尺寸和移动速度探测误差分别降低了5.15 m、4.85㎡和4.15 m/s,同时扩大了空中目标的探测范围。

从激光测距到量子纠缠光子对测距

激光测距通过测量激光往返目标的单光子飞行时间与时钟之差来计算目标的距离,针对该技术目前已经有比较成熟的研究成果,因而激光测距技术在地面、地卫、地月测距上均有应用。量子纠缠光子对测距通过对一个在卫星与目标之间往返的纠缠光子与另一个纠缠光子之间的符合计数,经过数据拟合获得往返目标的飞行时间差。由于纠缠光子对是同时产生,所获得的测距结果从原理上就比包括激光测距在内的所有测距方法要高。目前,针对量子纠缠光子对测距已进行了十几年的理论研究,但实际应用才刚刚开始。主要对激光测距与量子纠缠光子对测距的原理、系统结构、设备与装置及其关键技术进行综述,同时对激光雷达和量子雷达以及与测距相关的研究进行了综述,分析了它们各自的特点,对比了其中的相似之处与不同之处,为量子纠缠光子对测距及定位导航提供了理论依据,并在此基础上对未来量子测距及定位导航领域的发展进行了展望。

量子雷达及其研究进展

量子雷达是近年来发展起来的一种新体制雷达,诞生之初便引起了国内外众多学者和研究机构的浓厚兴趣.本文首先从量子雷达技术特点出发,精炼了量子雷达的科学内涵,给出量子雷达基本概念与分类方法,指出其相对于传统雷达的性能优势;然后着眼于量子雷达起源、发展和现状,综述了量子雷达发展历程,总结归纳其具备突破传统雷达在探测、测量和成像等方面性能极限的应用潜力;最后,展望量子雷达的发展前景,提出了量子雷达走向实际应用的若干开放性问题.

量子雷达及其目标探测性能综述

量子技术与传统技术相结合以提升经典系统性能是近年来电子信息、计算机技术等众多科学领域研究热点。由于隐身和电子对抗技术的进步和日益成熟,雷达作为一类典型的电子信息系统,其目标探测受到了越来越多的挑战。从雷达目标探测角度出发,介绍了量子雷达的基本概念与分类、若干实现模型,重点剖析、归纳了量子纠缠等量子效应增强雷达目标探测性能的物理机理与研究现状,指出了量子雷达研究和实现中的关键技术与研究方向。

金属目标原子晶格结构对其量子雷达散射截面的影响

量子雷达散射截面是描述光量子态照射下目标可见性的重要参数.本文对量子雷达散射截面的推导进行了扩展,使其可以应用于非平面凸目标的QRCS计算.针对面心立方、体心立方以及密排六方三种金属原子晶格所构成的目标的量子雷达散射截面进行了计算,结果表明不同的原子排列方式下,目标QRCS主瓣基本不变,而量子旁瓣在原子排列稀疏的目标中更为明显.

基于集成量子压缩光源的量子增强多普勒激光雷达(特邀)

传统激光雷达探测灵敏度不断提高,但仍然受激光光源的量子噪声以及探测端引入的额外噪声等因素限制。为了进一步提高激光雷达的探测性能,提出利用量子压缩态光场作为激光雷达的本振信号提高激光雷达探测精度的新方案,分析了所提出方案提高激光雷达探测精度的关键因素。制备了集成化低噪声压缩态光场并进行了激光雷达多普勒信息测量实验。实验结果表明,相较于传统相干多普勒激光雷达探测方案,所提方案实现了多普勒信息探测灵敏度3 dB的提升,为量子激光雷达中多普勒信息等微弱信号的探测提供研究途径。

量子雷达探测目标的基本原理与进展

量子雷达作为一种新概念雷达,对经典雷达理论进行了扩展,并具备突破传统雷达在探测和成像等方面性能极限的应用潜力。在量子雷达的众多应用中,实现目标有无的探测是最核心的功能。目前,量子雷达主要包括干涉式量子雷达、接收端量子增强激光雷达和量子照射雷达三种类型。首先通过对量子雷达原理的介绍,梳理量子雷达与经典雷达的关系;然后对三种不同类型量子雷达的优缺点进行分析;最后对量子雷达未来发展中的关键技术进行梳理。

量子雷达的关键技术研究

目前量子雷达的研究处于起步阶段.通过提出量子雷达的基本概念,讨论其关键技术;在此基础上,给出了其初步的实现思想.最后,指出了量子雷达的实现上存在的一些问题.

大气损耗对量子干涉雷达的影响机理

以马赫-曾德尔干涉仪作为基本模型对量子干涉雷达的探测原理进行分析,讨论了目标探测过程中光场量子态的具体演化情况,并采用宇称算符作为相位检测算符分析了量子干涉雷达的回波信号,将其与基于振幅检测的经典雷达回波信号进行比较,证明量子干涉雷达具有超越衍射极限的超分辨率特性.此外,针对大气损耗的进一步研究显示:量子干涉雷达分辨率受大气损耗影响较小,且可通过增大脉冲光子数N克服其影响;而量子干涉雷达的灵敏度则受到较大影响,尤其当两路光的损耗情况不同时,灵敏度随N的增加呈现先升高后降低的趋势;当两路光损耗情况相同时,系统灵敏度随N的增加而升高且正比于1/N^(1/2).综上,可根据探测光的大气损耗情况适当调节参考光的衰减来克服大气损耗带来的不良影响.