一种新型量子雷达实现目标探测的方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 108169808 A(43)申请公布日 2018.06.15

(21)申请号 201711462163.1(22)申请日 2017.12.28

(71)申请人 湖北骏翔电子科技有限公司

地址 430000 湖北省武汉市东西湖区金银

潭现代企业城B12栋（外围）3楼(72)发明人 陈伟　胡学杰　王从伟　李志刚　汪仪　(74)专利代理机构 北京汇信合知识产权代理有

限公司 11335

代理人 (51)Int.Cl.

G01V 8/10(2006.01)

权利要求书1页 说明书3页 附图1页

()发明名称

一种新型量子雷达实现目标探测的方法(57)摘要

本发明公开了一种新型量子雷达实现目标探测的方法，步骤为激光源产生的光信号经衰减器衰减成为单光子信号，单光子信号经量子光栅获得几率波干涉信号，所述几率波干涉信号中的一部分几率波经过分光器送入信号发射镜射向

单光目标；另一部分几率波送入单光子检测器，

子检测栅格处于光子透射状态，透射的光子被送入光纤放大器进行放大，再送入量子光栅；当有目标出现时，则会引起量子干涉条纹在单光子检测栅格上的移动，从而引起单光子检测器有信号电压输出，这个电压输出信号送入目标判断输出模块进行目标辨识输出。CN 108169808 ACN 108169808 A

权　利　要　求　书

1/1页

1.一种新型量子雷达实现目标探测的方法，采用了如下步骤：A、激光源产生的光信号经衰减器衰减成为单光子信号，单光子信号经量子光栅获得几率波干涉信号，所述几率波干涉信号中的一部分几率波经过分光器送入信号发射镜射向目标；另一部分几率波送入单光子检测器，单光子检测栅格处于光子透射状态，透射的光子被送入光纤放大器进行放大，再送入量子光栅；

B、当有目标出现时，则会引起量子干涉条纹在单光子检测栅格上的移动，从而引起单光子检测器有信号电压输出，这个电压输出信号送入目标判断输出模块进行目标辨识输出；

其特征在于：上述目标判断输出模块进目标辨识输出的步骤为：A、先根据单光子检测器的输出信号判断目标出现的时间点，并记录该时间点为a；B、再根据发生信号的起始时间点b以及两信号出现时的时间间隔t和发射镜的信号发射角度值计算出目标方位值。

2.根据权利要求1所述量子雷达实现目标探测的方法，其特征在于：所述单光子检测器为超导单光子检测器，当量子干涉条纹的亮纹移动照射到超导薄膜上时，由于光子对超导的库珀对破坏，将超导体由超导状态转变为通常电阻状态，从而在超导薄膜上产生电压输出信号。

3.根据权利要求2所述的量子雷达实现目标探测的方法，其特征在于：所述量子雷达包括激光源、衰减器、量子光栅、分光器、信号发射镜、单光子检测器、目标判断输出模块、光纤放大器，激光源用以产生光信号，衰减器，用于将所述光信号衰减成单光子信号；量子光栅，用于将所述单光子信号转变为几率波干涉信号；分光器，用于将所述几率波干涉信号分为第一干涉波和第二干涉波两部分；第一干涉波射向目标，第二干涉波用于感应第一干涉波遇到目标时引起的几率干涉波的相位偏移；信号发射镜，用于将所述第一干涉波射向待测区域；单光子检测器，利用超导的超导态随着库珀对破坏而转变为普通电阻状态，根据第二干涉波输出电压信号；目标判断输出模块，用于根据所述电压信号计算出待测区域中目标的位置；光纤放大器，用于将所述单光子检测器的透射光放大恢复后反馈至所述量子光栅的输入端。

2

CN 108169808 A

说　明　书

一种新型量子雷达实现目标探测的方法

1/3页

技术领域

[0001]本发明涉及一种雷达探测技术领域，具体地指一种新型量子雷达实现目标探测的方法。

背景技术

[0002]雷达是当前及未来信息化战争中的重要组成部分，其对目标的探测能力对战争的态势起到了重要作用，常规雷达主要存在的缺陷包括发射功率大，电磁泄漏大，是反隐身能力差，成像能力弱，信号处理复杂，实时性弱。[0003]此外，现有常规雷达发展方向主要是通过提高接收机灵敏度来提高雷达的整机性能。而常规雷达利用电磁波探测目标，采用实波因果测量方案，即需要通过测量到回波信号后来确定目标，由于电磁波受热噪声叠加影响，电子设备也受热噪声影响，因此，常规雷达灵敏度是信噪比极限下的(SNL，shot-noise limit)，所以常规雷达灵敏度的进一步提高已达极限。

发明内容

[0004]本发明提供了一种新型量子雷达实现目标探测的方法，能够有效提高雷达探测的灵敏度和制导精度。

[0005]其技术方案在于：[0006]A、激光源产生的光信号经衰减器衰减成为单光子信号，单光子信号经量子光栅获得几率波干涉信号，所述几率波干涉信号中的一部分几率波经过分光器送入信号发射镜射向目标；另一部分几率波送入单光子检测器，单光子检测栅格处于光子透射状态，透射的光子被送入光纤放大器进行放大，再送入量子光栅；[0007]B、当有目标出现时，则会引起量子干涉条纹在单光子检测栅格上的移动，从而引起单光子检测器有信号电压输出，这个电压输出信号送入目标判断输出模块进行目标辨识输出；

[0008]其特征在于：上述目标判断输出模块进目标辨识输出的步骤为：[0009]先根据单光子检测器的输出信号判断目标出现的时间点，并记录该时间点为a；[0010]再根据发生信号的起始时间点b以及两信号出现时的时间间隔t和发射镜的信号发射角度值计算出目标方位值。

[0011]所述单光子检测器为超导单光子检测器，当量子干涉条纹的亮纹移动照射到超导薄膜上时，由于光子对超导的库珀对破坏，将超导体由超导状态转变为通常电阻状态，从而在超导薄膜上产生电压输出信号。[0012]所述量子雷达包括激光源、衰减器、量子光栅、分光器、信号发射镜、单光子检测器、目标判断输出模块、光纤放大器，激光源用以产生光信号，衰减器，用于将所述光信号衰减成单光子信号；量子光栅，用于将所述单光子信号转变为几率波干涉信号；分光器，用于将所述几率波干涉信号分为第一干涉波和第二干涉波两部分；第一干涉波射向目标，第二

3

CN 108169808 A

说　明　书

2/3页

干涉波用于感应第一干涉波遇到目标时引起的几率干涉波的相位偏移；信号发射镜，用于将所述第一干涉波射向待测区域；单光子检测器，利用超导的超导态随着库珀对破坏而转变为普通电阻状态，根据第二干涉波输出电压信号；目标判断输出模块，用于根据所述电压信号计算出待测区域中目标的位置；光纤放大器，用于将所述单光子检测器的透射光放大恢复后反馈至所述量子光栅的输入端。[0013]上述技术方案的有益效果在于：[0014]1、本发明量子雷达信号采用单光子信号，灵敏度比常规雷达灵敏度高5个数量级以上。

[0015]2、本发明采用的几率波非因果的并行事件测量方案，通过对目标发射几率干涉波，通过几率干涉波的几率关联特性，实现不用测量回波而获得目标信息，而不用测量回波来获得目标信息。[0016]3、信号辨识方式不同，常规雷达是对大量光子组成的电磁波进行辨识，而本发明量子雷达是对单个光子和单光子的“子波”进行辨识。附图说明

[0017]图1为本发明中量子雷达的结构示意图。

具体实施方式

[0018]以下结合附图详细描述本发明的实施例。[0019]如图1所示，本实施例的方案包括[0020]A、激光源产生的光信号经衰减器衰减成为单光子信号，单光子信号经量子光栅获得几率波干涉信号，所述几率波干涉信号中的一部分几率波经过分光器送入信号发射镜射向目标；另一部分几率波送入单光子检测器，单光子检测栅格处于光子透射状态，透射的光子被送入光纤放大器进行放大，再送入量子光栅；[0021]B、当有目标出现时，则会引起量子干涉条纹在单光子检测栅格上的移动，从而引起单光子检测器有信号电压输出，这个电压输出信号送入目标判断输出模块进行目标辨识输出；

[0022]上述目标判断输出模块进目标辨识输出的步骤为：

[0023]先根据单光子检测器的输出信号判断目标出现的时间点，并记录该时间点为a；[0024]再根据发生信号的起始时间点b以及两信号出现时的时间间隔t和发射镜的信号发射角度值计算出目标方位值。[0025]在本实施例中，所述单光子检测器为超导单光子检测器，当量子干涉条纹的亮纹移动照射到超导薄膜上时，由于光子对超导的库珀对破坏，将超导体由超导状态转变为通常电阻状态，从而在超导薄膜上产生电压输出信号。[0026]在本实施例中，所述量子雷达包括激光源、衰减器、量子光栅、分光器、信号发射镜、单光子检测器、目标判断输出模块、光纤放大器，激光源用以产生光信号，衰减器，用于将所述光信号衰减成单光子信号；量子光栅，用于将所述单光子信号转变为几率波干涉信号；分光器，用于将所述几率波干涉信号分为第一干涉波和第二干涉波两部分；第一干涉波射向目标，第二干涉波用于感应第一干涉波遇到目标时引起的几率干涉波的相位偏移；信

4

CN 108169808 A

说　明　书

3/3页

号发射镜，用于将所述第一干涉波射向待测区域；单光子检测器，利用超导的超导态随着库珀对破坏而转变为普通电阻状态，根据第二干涉波输出电压信号；目标判断输出模块，用于根据所述电压信号计算出待测区域中目标的位置；光纤放大器，用于将所述单光子检测器的透射光放大恢复后反馈至所述量子光栅的输入端。[0027]以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

5

CN 108169808 A

说　明　书　附　图

1/1页

图1

6