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。

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.

量子计量技术在预警机中的应用探讨

量子计量学是由量子力学和计量科学交叉而产生的一门新兴学科,涉及到感知、成像、测距、测速、计时以及定位等多个应用领域。近年来,随着量子技术的快速发展及其自身的巨大应用潜力,量子计量技术被投入越来越广泛的关注。研究结合量子计量技术的特点,从量子导航、量子雷达、量子成像三个领域对量子计量技术的发展现状进行了介绍。结合预警机系统的特点,对未来三个领域可能的应用,以及由此而引发的预警机作战能力提升和作战模式改变进行了探讨。

量子照射雷达技术的基本原理与研究进展

通过将传统雷达探测技术与现代量子信息处理技术有机结合,量子雷达在弱反射率目标探测上能够提供经典探测手段无法比拟的优势.作为非常具有潜力的量子雷达类型之一,量子照射雷达以纠缠光子为探测手段,依靠对量子关联特性的测量能够完成目标有无的判断.首先对量子雷达的概念和分类进行了简单介绍;然后对双光子纠缠态量子照射雷达和高斯态量子照射雷达的工作机理与关键技术进行了分析与讨论,并将两种方式的量子照射雷达与经典探测手段进行了性能对比,结果显示量子照射雷达在信噪比、准确性、抗噪性以及隐身性等方面都具有明显的优势;最后指出了量子照射雷达目前存在的问题和未来发展的方向.

量子雷达研究进展

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,它能够突破传统雷达的性能极限,具有广阔的应用前景。文中从量子雷达的概念内涵出发,阐述了量子雷达的系统架构,并介绍了在量子雷达体制研究、量子态调制技术、量子态传输与散射特性、量子检测技术等方面已开展的工作,最后提出了量子雷达进一步研究亟需解决的关键问题。

量子雷达的技术体制

当前,量子信息理论正在蓬勃发展,其应用已经深入到自然科学的各个领域。量子雷达是量子信息技术在目标探测上的具体应用,可探测隐身目标,具有超强的隐蔽性和机动性。主要介绍了量子雷达的分类、原理、系统组成、特点和关键技术问题。

量子成像和量子雷达在遥感探测中的发展评述

根据量子信息技术在遥感探测领域的最新研究进展,概述了量子成像和量子雷达的原理、优势和研究现状,评述了在工程化实现过程中需要解决的基础理论问题和关键技术,指出基于量子信息技术的新型遥感探测系统有望突破现代雷达的局限,成为未来新一代雷达的发展方向。

基于量子遗传算法的雷达组网布站分析

针对弹道目标雷达组网测试,测量设备布站设计是一个典型的复杂优化问题。基于量子遗传算法搜索机理和待求解优化问题特性,以弹道测量精度为目标函数,设计了优化算法计算流程。对一种多雷达设备组网布站测量进行了仿真评估,重点关注了量子遗传算法2种旋转角策略对搜索全局最优解的影响。结果表明:区别于旋转角变小的更新策略,旋转角变大的更新策略虽然收敛速度下降,但获得全局最优解的概率增大。研究结果为量子遗传算法在弹道组网测试领域的应用提供了参考。

量子雷达探测中的目标特性

量子雷达具备与经典雷达不同的探测原理和特征,有望为经典雷达探测中面临的难题提供新的解决途径,因此具有重要的应用潜力。目标特性是影响雷达探测效果和获取目标信息的重要研究内容,在量子雷达的探索过程中,对量子探测中目标特性的研究,目前还处在早期,缺少系统的研究。文中尝试对量子探测中的目标特性研究进行初步讨论:基于量子探测中的目标特性概念,讨论量子雷达中量子态信号检测下的目标特性,并对偏振态、纠缠态和压缩态等信号下的量子目标特性进行分析,为以后的研究工作提供参考。

基于Chirplet原子的雷达辐射源信号特征提取

特征提取是新体制雷达辐射源信号分选识别的关键技术.本文提出一种全新的雷达辐射源信号时频原子特征提取方法.在过完备多尺度Chirplet原子库基础上,采用匹配追踪(MP)方法对信号进行时频原子分解,并通过改进量子遗传算法(IQGA)降低MP搜索过程的时间复杂性,得到表示雷达辐射源信号特征信息的本征Chirplet原子.实验结果表明使用更少量的Chirplet原子可以得到比Gabor原子分解更准确的特征信息,证实了本文方法的可行性和有效性.