本發(fā)明屬于無源定位領(lǐng)域，涉及無源目標(biāo)空間定位技術(shù)，具體涉及一種基于量子照射的單站無源定位方法、系統(tǒng)、設(shè)備及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、無源定位技術(shù)是一種通過接收目標(biāo)自身發(fā)出的信號或環(huán)境中存在的輻射源(如廣播信號、電視信號、無線電信號等)來確定目標(biāo)位置的技術(shù)，例如，通過外輻射源對目標(biāo)進(jìn)行無源定位，其原理是使用天線接收來自外部輻射源的直射波和該外部輻射源照射目標(biāo)后形成的反射波或散射波，利用測量得到的信號接收時間差、方位角和多普勒頻移等信息完成對目標(biāo)的探測和導(dǎo)航定位。

2、然而隨著現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)典的目標(biāo)探測與導(dǎo)航定位系統(tǒng)面臨著諸多挑戰(zhàn)。一方面，受限于散粒噪聲極限而難以實現(xiàn)高精度單站無源定位，同時較差的噪聲性能還限制了返回信號的強(qiáng)度，進(jìn)而限制了探測范圍；另一方面，集中于探測遠(yuǎn)距離未知目標(biāo)，忽視對單站無源定位方法的研究與性能分析，同時通常只進(jìn)行單參數(shù)增強(qiáng)估計，忽視了對空間定位等應(yīng)用而言需要同時實現(xiàn)對多個參數(shù)的精確估計的情況。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有經(jīng)典測量系統(tǒng)因散粒噪聲引起的影響測量精度和探測范圍，以及在進(jìn)行定位分析時忽視對空間定位而言需要對多個參數(shù)精確估計的技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種基于量子照射的單站無源定位方法，所述方法包括以下步驟：

2、s1、依據(jù)光學(xué)延遲技術(shù)和干涉儀零差平衡探測技術(shù)，獲取糾纏光子對中信號光和輔助光的到達(dá)時間差，通過所述到達(dá)時間差計算兩個測站對于目標(biāo)物的距離差；

3、s2、依據(jù)光學(xué)延遲技術(shù)和干涉儀零差平衡探測技術(shù)，通過量子效應(yīng)增強(qiáng)相位法獲取所述目標(biāo)物相對于所述測站的方位角；

4、s3、依據(jù)所述距離差、所述方位角和測站坐標(biāo)位置，解算得到所述目標(biāo)物的坐標(biāo)位置。

5、上述步驟s1在具體實施時，所述依據(jù)光學(xué)延遲技術(shù)和干涉儀零差平衡探測技術(shù)，獲取糾纏光子對中信號光和輔助光的到達(dá)時間差，通過所述到達(dá)時間差計算兩個測站對于目標(biāo)物的距離差，包括：

6、s11、采集糾纏光子對中信號光依次經(jīng)第一測站、目標(biāo)物和第二測站后返回的光束，采集糾纏光子對中輔助光依次經(jīng)光學(xué)延遲器、第二測站、目標(biāo)物和第一測站后返回的光束；

7、s12、對返回后的兩條光束進(jìn)行干涉，分別測量干涉后兩條所述光束的第一符合計數(shù)率；

8、s13、通過零差測量方式調(diào)節(jié)所述光學(xué)延遲器的第一延時值，將兩個所述第一符合計數(shù)率的差值為零時對應(yīng)的第一延時值作為到達(dá)時間差；

9、s14、計算所述到達(dá)時間差與光速的乘積，得到兩個測站對于目標(biāo)物的距離差。

10、更進(jìn)一步地，上述步驟s1中，產(chǎn)生所述糾纏光子對的糾纏光子源與兩個所述測站在同一水平線上，所述光學(xué)延遲器位于所述糾纏光子源與所述第二測站之間。

11、更進(jìn)一步地，上述步驟s12中，對返回后的兩條光束分光比50:50的條件下進(jìn)行干涉。

12、上述步驟s2在具體實施時，所述依據(jù)光學(xué)延遲技術(shù)和干涉儀零差平衡探測技術(shù)，通過量子效應(yīng)增強(qiáng)相位法獲取所述目標(biāo)物相對于所述測站的方位角，包括：

13、s21、通過所述測站中不同接收機(jī)接收所述目標(biāo)物輸出的壓縮態(tài)，對所述壓縮態(tài)進(jìn)行延遲；

14、s22、對真空態(tài)與延遲后的壓縮態(tài)進(jìn)行干涉，分別測量干涉后壓縮態(tài)與真空態(tài)的第二符合計數(shù)率；

15、s23、通過零差測量方式調(diào)節(jié)所述光學(xué)延遲器的第二延時值，將兩個所述第二符合計數(shù)率的差值為零時對應(yīng)的第二延時值作為相位差；

16、s24、根據(jù)所述相位差、所述接收機(jī)之間的距離和所述壓縮態(tài)的波長，計算所述目標(biāo)物相對于所述測站的方位角。

17、進(jìn)一步地，上述步驟s22中，對延遲后的壓縮態(tài)與真空態(tài)在分光比50:50的條件下進(jìn)行干涉。

18、本發(fā)明實施例還提供了一種基于量子照射的單站無源定位系統(tǒng)，包括量子收發(fā)系統(tǒng)、兩個測站和計算模塊。

19、其中，每個所述測站均設(shè)有反光鏡和多個接收機(jī)，所述反光鏡用于對接收的所述信號光或延遲后的所述輔助光進(jìn)行反射，所述接收機(jī)用于接收所述目標(biāo)物輸出的壓縮態(tài)。

20、所述量子收發(fā)系統(tǒng)用于依據(jù)光學(xué)延遲技術(shù)和干涉儀零差平衡探測技術(shù)，獲取糾纏光子對中信號光和輔助光的到達(dá)時間差，通過所述到達(dá)時間差計算兩個測站對于目標(biāo)物的距離差；依據(jù)光學(xué)延遲技術(shù)和干涉儀零差平衡探測技術(shù)，通過量子效應(yīng)增強(qiáng)相位法獲取所述目標(biāo)物相對于所述測站的方位角。

21、所述計算模塊用于依據(jù)所述距離差、所述方位角和測站坐標(biāo)位置，解算得到所述目標(biāo)物的坐標(biāo)位置。

22、更進(jìn)一步的，所述量子收發(fā)系統(tǒng)包括糾纏光子源、光學(xué)延遲器、干涉儀、探測器和零差調(diào)節(jié)模塊。

23、其中，所述糾纏光子源用于產(chǎn)生糾纏光子對，將糾纏光子對的信號光輸出至一個所述測站，將輔助光輸出至所述光學(xué)延遲器進(jìn)行延遲后輸出至另一個所述測站。

24、所述干涉儀用于對分別經(jīng)反射后返回的光束進(jìn)行干涉后分別輸出至對應(yīng)的所述探測器中測量第一符合計數(shù)率，用于對真空態(tài)與延遲后的壓縮態(tài)進(jìn)行干涉后分別輸出至對應(yīng)的所述探測器中測量第二符合計數(shù)率。

25、所述零差調(diào)節(jié)模塊用于依據(jù)兩個所述第一符合計數(shù)率調(diào)節(jié)所述光學(xué)延遲器的第一延時值，采集將兩個所述第一符合計數(shù)率的差值為零時對應(yīng)的第一延時值作為到達(dá)時間差；用于依據(jù)兩個所述第二符合計數(shù)率調(diào)節(jié)所述光學(xué)延遲器的第二延時值，將兩個所述第二符合計數(shù)率的差值為零時對應(yīng)的第二延時值作為相位差。

26、本發(fā)明實施例還提供了一種計算機(jī)設(shè)備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運(yùn)行的計算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機(jī)程序時實現(xiàn)上述任意的基于量子照射的單站無源定位方法，以現(xiàn)有經(jīng)典測量系統(tǒng)因散粒噪聲引起的影響測量精度和探測范圍，以及在進(jìn)行定位分析時忽視對空間定位而言需要對多個參數(shù)精確估計的技術(shù)問題。

27、本發(fā)明實施例還提供了一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)存儲有執(zhí)行上述任意的基于量子照射的單站無源定位方法的計算機(jī)程序，以現(xiàn)有經(jīng)典測量系統(tǒng)因散粒噪聲引起的影響測量精度和探測范圍，以及在進(jìn)行定位分析時忽視對空間定位而言需要對多個參數(shù)精確估計的技術(shù)問題。

28、本發(fā)明的基于量子照射的單站無源定位方法，首先，通過使用糾纏光子對，采用光學(xué)延遲和干零差測量的方式可以得到糾纏光子對的到達(dá)時間差，通過到達(dá)時間差能夠計算出兩個測站對于目標(biāo)物的距離差；其次，通過使用真空態(tài)與具有量子效應(yīng)增強(qiáng)的壓縮態(tài)，采用光學(xué)延遲和干零差測量的方式可以得到所述目標(biāo)物相對于所述測站的方位角；最后，通過得到的距離差和方位角，結(jié)合空間幾何構(gòu)型可以對目標(biāo)物進(jìn)行準(zhǔn)確定位，得到目標(biāo)物的坐標(biāo)位置。

29、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本說明書實施例采用的上述至少一個技術(shù)方案能夠達(dá)到的有益效果至少包括：本發(fā)明的方法突破了散粒噪聲極限，且在損耗環(huán)境下具有更強(qiáng)的抗干擾性能，在未來的導(dǎo)航定位系統(tǒng)中具有廣闊的應(yīng)用前景，以激光雷達(dá)系統(tǒng)的平面目標(biāo)定位任務(wù)為例，通過本發(fā)明的方法相對經(jīng)典方案提高了28.8％的測距精度和63.3％的方位測量精度提升；結(jié)合不同的空間幾何構(gòu)型，可以實現(xiàn)綜合精度顯著提升的量子導(dǎo)航定位；在不存在傳輸環(huán)境損耗的情況下，本發(fā)明的目標(biāo)物的空間定位精度增加了約44％等優(yōu)點。