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《西安电子科技大学》 2016年
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应用于卫星编队星间距离测量的量子测距技术研究

申洋赫  
【摘要】:量子信息论与传统技术的跨学科结合可使一些经典系统的性能得以提升,近年来已经成为电子信息、通信、计算机技术等众多分支领域的研究热点。量子理论与雷达探测技术相结合产生了量子雷达技术,有望改善雷达系统对目标的探测性能;量子理论与通信技术相结合则产生了量子保密通信,增强了通信信道的保密特性;量子理论与计算机技术相结合,则迎来了量子计算机的诞生,有望显著提升计算机的运算性能。卫星编队在性能、可靠性、灵活性以及成本等方面具有传统单颗卫星所不能比拟的优势,因此近年来有关它的研究成为热点。提升星间测距精度既可以提高卫星编队工作的稳定性,还可改善其空间任务的性能,因此提高星间测距精度对卫星编队具有重要意义。由于基于量子纠缠的测距技术可以突破传统测距精度极限,本文对应用于卫星编队星间距离测量的量子测距技术开展了研究,内容主要包括以下几个部分:1.本文分析出量子测距技术与卫星编队具有相辅相成的关系,即量子测距技术可突破传统测距的精度极限,从而满足卫星编队对提升星间测距精度的需求;同时卫星编队又能为量子测距技术中的关键步骤(量子纠缠分发)提供合适的平台。基于这两方面的考虑,确定了本文的研究重点,即将量子测距应用到卫星编队星间距离测量领域。2.为了使量子测距技术应用于卫星编队星间距离测量领域,本文提出了两种量子测距传感器,即两点式量子传感器和三角形量子传感器。基于常用量子测距技术设计了两点式量子传感器,分析了其测距原理和测距精度,发现两点式量子传感器需要引入额外的测距仪器(通常非常昂贵)才能测量星间距离d,从而降低最终的测距性能。于是本文设计了一种新型三角形量子传感器,它利用多星编队中的三角形几何结构来进行纠缠光子的分发,可抵消闲散光路的测量,从而解决两点式量子传感器的缺陷。3.针对目前有关量子测距技术的研究仅仅考虑静止目标的现象,本文研究了相对运动对量子传感器测距性能的影响,并提出消除上述影响的方法。研究发现在快速相对运动情况下,多普勒频移导致符合测量结果失效;在缓慢相对运动情况下,“累计时间效应”(即累计轮廓发生形变并拓宽)成为主要影响因素。同时发现可用模糊速度来衡量“累计时间效应”能否对测距精度造成影响,当相对运动的速度大小超过模糊速度大小时,累计轮廓的形变程度会导致测距精度变差,反之则亦然。经过深入的理论分析,本文发现引入一个随时间改变的延迟装置可消除上述两因素带来的影响。4.针对量子测距技术在低轨道长基线卫星编队任务中测距性能严重变差的问题,本文深入分析了导致它的根本原因并提出了解决方法。研究发现在低轨道高度和远星间距离的情况下,卫星编队之间存在较为快速的相对运动,导致信号光路和闲散光路在累计时间Ta内的距离差产生较大的改变,从而使测距性能变差。为解决上述问题,本文提出两种解决方法:缩短累计时间和引入时变的时延装置。当纠缠信号源采用一种共线非简并的0型自发参量下转换时,可以将累计时间由10 s缩短为0.126 s,此时的测距精度虽然得到改善,但距离预期还有一定的差距。在此基础上,引入时变的延迟装置可以使符合计数率不再随时间改变,从而彻底消除相对运动的影响。
【学位授予单位】:西安电子科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:V11;O413;V419

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前7条
1 ;Modeling and Doppler measurement of X-ray pulsar[J];Science China(Physics,Mechanics & Astronomy);2011年06期
2 李永放;王兆华;李百宏;王蕾;李军;廖桂生;;脉冲激光作用下的量子定位实验方案的设计及分析[J];光子学报;2010年10期
3 杨春燕;吴德伟;卢艳娥;余永林;;量子测距辅助的网络RTK定位算法研究[J];中国科学:信息科学;2010年04期
4 ;Research on network RTK positioning algorithm aided by quantum ranging[J];Science China(Information Sciences);2010年02期
5 杨春燕;吴德伟;余永林;赵修斌;;干涉式量子定位系统最优星座分布研究[J];测绘通报;2009年12期
6 黄运锋,江云坤,张永生,郭光灿;自发参量下转换制备双光子纠缠态在量子信息学中的应用[J];激光与光电子学进展;2002年07期
7 雷肇棣;光电探测器原理及应用[J];物理;1994年04期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 杨睿韬;基于外差双光学频率梳的多波长干涉测距方法研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
2 曹原;基于自由空间信道的量子信息实验研究[D];中国科学技术大学;2012年
3 蔡文奇;量子保密通信中若干关键器件的研制[D];中国科学技术大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 韩宇宏;量子通信中单光子探测器的研制及相关问题的研究[D];北京邮电大学;2010年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 何淑娟;李晶晶;李振;罗和昊;范琦;;双层Au纳米颗粒/石墨烯等离子体共振增强Si肖特基结光电探测器的研究[J];电子元件与材料;2018年08期
2 高秀云;张叶;崔艳霞;刘艳珍;李国辉;石林林;郝玉英;;有机光电倍增探测器研究进展[J];激光与光电子学进展;2018年07期
3 LIU Jin;WU Jin;XIONG Ling;FANG Jiancheng;LIU Gang;;Fast Position and Velocity Determination for Pulsar Navigation Using NML and LSM[J];Chinese Journal of Electronics;2017年06期
4 石建国;;量子天体论[J];科技视界;2017年04期
5 储洋;孙斌;王超;刘海强;;新型民用飞机泊位目视纠偏系统仿真设计研究[J];现代制造技术与装备;2017年01期
6 Xue Mengfan;Li Xiaoping;Sun Haifeng;Fang Haiyan;;A fast pulse phase estimation method for X-ray pulsar signals based on epoch folding[J];Chinese Journal of Aeronautics;2016年03期
7 焦荣;许录平;张华;张娇;;X射线脉冲星光子序列频域加权测相方法[J];西安交通大学学报;2016年06期
8 王志刚;邓逸凡;杨绚;;近地航天器量子导航定位卡尔曼滤波算法研究[J];飞行力学;2016年05期
9 XUE MengFan;LI XiaoPing;FU LingZhong;FANG HaiYan;SUN HaiFeng;SHEN LiRong;;X-ray pulsar-based navigation using pulse phase and Doppler frequency measurements[J];Science China(Information Sciences);2015年12期
10 范百兴;李广云;李佩臻;易旺民;杨振;;激光干涉测量三维点坐标的PDOP模型研究和应用[J];测绘通报;2015年11期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 申洋赫;应用于卫星编队星间距离测量的量子测距技术研究[D];西安电子科技大学;2016年
2 苏艳蕊;量子光通信望远镜跟踪控制技术研究[D];中国科学院研究生院(光电技术研究所);2016年
3 沈奇;量子通信中的精密时间测量技术研究[D];中国科学技术大学;2013年
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1 胡鹏飞;手持式肿瘤荧光标记物快速检测设备研究与设计[D];天津工业大学;2018年
2 孟倩;单光子符合探测的研究与应用[D];聊城大学;2017年
3 王凯迪;高速皮秒脉冲光源的研究[D];合肥工业大学;2017年
4 吕奋斗;嵌入式APD微弱光信号探测系统研究[D];长春理工大学;2016年
5 王哲;量子密钥分发系统探测效率失配下安全性研究[D];西安电子科技大学;2015年
6 席魁;半导体制冷的膜蒸馏组件设计与实验研究[D];内蒙古工业大学;2014年
7 魏先政;高速InGaAs单光子探测器设计[D];山东大学;2013年
8 齐兰;基于InGaAs/InP雪崩二极管的单光子探测关键技术研究[D];天津大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张华;许录平;谢强;罗楠;;基于Bayesian估计的X射线脉冲星微弱信号检测[J];物理学报;2011年04期
2 张华;许录平;;脉冲星脉冲轮廓累积的最小熵方法[J];物理学报;2011年03期
3 杨春燕;吴德伟;余永林;赵修斌;;干涉式量子定位系统最优星座分布研究[J];测绘通报;2009年12期
4 赵铭;黄天衣;;脉冲星计时数据的天体测量解析[J];中国科学(G辑:物理学 力学 天文学);2009年11期
5 谢振华;许录平;倪广仁;;基于双谱的脉冲星累积脉冲轮廓时间延迟测量[J];物理学报;2008年10期
6 杨春燕;吴德伟;卢艳娥;张辉;;基于补充卡尔曼滤波的载波相位平滑伪距算法[J];空军工程大学学报(自然科学版);2008年05期
7 帅平;陈绍龙;吴一帆;张春青;李明;;X射线脉冲星导航原理[J];宇航学报;2007年06期
8 仲崇霞;杨廷高;;小波域中的维纳滤波在综合脉冲星时算法中的应用[J];物理学报;2007年10期
9 徐轩彬;吴鑫基;;Mean pulse analysis and spectral character study of pulsar PSR B2111+46[J];Science in China(Series G);2003年01期
10 雷肇棣;彭远旺;;高新技术纵横谈——光盘[J];光通信技术;1992年01期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 刁晓飞;基于空间分离的高速外差激光干涉测量若干关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2014年
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1 王婷;;采用混合推进下的库仑卫星编队重构控制研究[J];航天控制;2017年02期
2 ;卫星编队概念的提出[J];国外科技动态;2006年02期
3 康海龙;姜秀杰;熊蔚明;;基于802.11的小卫星编队网络性能仿真[J];电子设计工程;2016年01期
4 陈晶;艾勇;谭莹;叶德茂;曹阳;;小卫星编队光通信系统设计[J];光通信技术;2007年06期
5 李新洪;曾国强;王兆魁;;分布式卫星编队仿真系统[J];计算机仿真;2005年12期
6 吴立尧;袁长清;施强;;二体旋转库仑卫星编队反馈线性化滑模控制[J];现代防御技术;2017年01期
7 王婷;夏广庆;兰聪超;;粒子群算法求解不等质量库仑卫星编队最优构型[J];系统工程与电子技术;2016年02期
8 刘辉;李俊峰;;卫星编队自主队形控制[J];宇航学报;2007年05期
9 周稼康;胡庆雷;马广富;吕跃勇;;基于一致性算法的卫星编队姿轨耦合的协同控制[J];系统工程与电子技术;2011年04期
10 ;A-Train卫星编队[J];国外科技动态;2006年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 吴志刚;谭述君;钟万勰;;卫星编队重构的均衡耗能最优控制方法[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
2 陈宏宇;吴会英;赵灵峰;陈凡胜;;基于时差测量的卫星编队简易导航系统研究[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第七届学术年会论文集[C];2010年
3 胡敏;曾国强;姚红;;分布式卫星编队维持控制仿真系统研究[A];2009系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2009年
4 吴志刚;彭海军;谭述君;;周期最优和周期H_∞控制方法在航天器控制中的应用[A];第二届全国动力学与控制青年学者研讨会论文摘要集[C];2008年
5 张志强;张波;李署坚;;基于侧音测距方法的小卫星编队距离算法分析[A];第六届全国信号和智能信息处理与应用学术会议论文集[C];2012年
6 邓子辰;李庆军;;精细指数积分法在卫星编队飞行动力学中的应用[A];第十二届全国分析力学学术会议摘要集[C];2016年
7 冯孝辉;李京生;邓忠民;;摄动影响下卫星编队队形控制方法研究[A];北京力学会第14届学术年会论文集[C];2008年
8 朱维坤;翟文江;;全球陆地测绘卫星编队构形研究[A];Proceedings of 14th Chinese Conference on System Simulation Technology & Application(CCSSTA’2012)[C];2012年
9 李新洪;曾国强;王兆魁;;分布式卫星编队仿真系统[A];’2004系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2004年
10 张博渊;宗群;张秀云;王丹丹;;基于自适应伪谱法的卫星编队姿态机动优化问题研究[A];第37届中国控制会议论文集(B)[C];2018年
中国重要报纸全文数据库 前3条
1 游雪晴;卫星排排坐[N];科技日报;2003年
2 庞之浩;“法网恢恢”:卫星编队监测地球[N];大众科技报;2006年
3 中国航天科工集团公司一院 贝超 李琳 王晶;微小卫星编队星间测量与协同控制研究[N];中国航天报;2013年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 申洋赫;应用于卫星编队星间距离测量的量子测距技术研究[D];西安电子科技大学;2016年
2 陆宏伟;基于卫星编队遥感图像的对地定位算法研究[D];国防科学技术大学;2004年
3 郝继刚;分布式卫星编队构形控制研究[D];国防科学技术大学;2006年
4 张健;分布式卫星自主构形重构技术研究[D];国防科学技术大学;2006年
5 楼良盛;基于卫星编队InSAR数据处理技术[D];解放军信息工程大学;2007年
6 杨慧欣;近地小行星近距离卫星编队自主导航与构形控制技术研究[D];国防科学技术大学;2014年
7 杨雪榕;卫星跟飞编队控制问题研究[D];国防科学技术大学;2010年
8 康海龙;分离载荷无线组网MAC协议关键技术研究[D];中国科学院国家空间科学中心;2016年
9 赵倩;利用卫星编队探测地球重力场的方法研究与仿真分析[D];武汉大学;2012年
10 韦娟;双基站卫星群布设分析及控制研究[D];西北工业大学;2002年
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1 张晓磊;基于构型信息的小卫星编队自主导航技术研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2015年
2 王也;卫星编队的姿态协同控制及其优化设计[D];哈尔滨工业大学;2017年
3 史凤振;小卫星编队组网机制研究[D];西安电子科技大学;2014年
4 徐海峰;空间皮卫星编队组网拓扑及其节点相关技术研究[D];哈尔滨工程大学;2013年
5 陶久亮;卫星编队星间相对测量技术研究[D];上海交通大学;2012年
6 彭海军;周期时变控制系统设计的数值方法及其在卫星编队保持中的应用[D];大连理工大学;2008年
7 张文浩;基于限制性三体问题的卫星编队重构研究[D];沈阳航空航天大学;2016年
8 王立娜;月球卫星编队构型保持控制方法研究[D];哈尔滨工业大学;2017年
9 赵玉成;卫星编队相对状态确定与控制算法研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
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