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。     

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。     

大气湍流引起的相位起伏对相干态量子雷达相位估计的影响

基于马赫曾德干涉仪模型并采用相位扩散主方程描述大气相位起伏效应对量子雷达的影响,给出了光场在相位扩散通道的演化过程,详细分析了大气相位起伏对相干态宇称探测量子雷达相位估计分辨率和最佳灵敏度的影响,并计算了大气相位起伏下相位估计灵敏度的Cramer-Rao极限。研究发现:相位起伏对于分辨率的影响可通过增加单个脉冲平均光子数来消除。在强相位起伏情况下,宇称探测得到最佳灵敏度会严重偏离散粒噪声极限,但是在弱相位起伏情况下,通过与Cramer-Rao极限的对比,发现宇称探测是一种准最佳探测方案。     

精确制导前沿成像探测技术

回顾了精确制导技术的发展历程,分析了精确制导成像探测技术发展过程中面临的挑战与未来的主要发展方向。结合太赫兹、量子和超材料等前沿技术的发展动态,分别梳理了太赫兹雷达、量子雷达以及超材料雷达三种典型的精确制导前沿成像探测技术的技术背景、发展脉络、基本原理、技术优势。这三种成像探测技术有望为精确制导技术应对未来新型战争形态带来的挑战提供可行的技术途径。研究成果可为未来精确制导技术的深入可持续发展提供参考,并对提升精确制导武器的打击与拦截作战效力具有重大意义。     

目标起伏特性对雷达威力性能的影响分析

介绍了典型雷达目标RCS起伏模型,阐述了起伏目标在实际中的应用,建立了目标损耗和雷达作用距离之间的关系,为不同目标的等效替代推算提供了理论依据.验证了雷达目标满足卡平方分布时发现概率和起伏因子之间的关系.并针对不同类型的起伏目标,建立了雷达探测距离和发现概率之间的关系,为雷达的威力检测和飞行目标的航线设计提供依据.     

海战场多雷达平台探测与信息融合仿真

针对某海上编队一体化训练模拟系统兵力服务器战场观察预警模拟的需求,克服以往对多雷达平台探测与信息融合仿真度不高的不足,构建了雷达探测仿真模块.设计实现了雷达目标分辨算法、雷达目标探测误差拟合算法和多雷达平台对多目标探测数据的信息融合方法,并具体阐述了该雷达探测模块的主要仿真函数和数据流程.经在某海上编队训练模拟系统上的兵力服务器联邦成员中仿真实现,证明可比较准确地模拟海战场多雷达平台的观察探测和战场信息融合过程.     

复合式双基地雷达网反隐身性能研究

为探讨复合式双基地雷达组网对隐身目标的探测性能,基于双基地雷达探测目标的判定式,通过实时采集典型目标的RCS,计算出复合式双基地雷达组网模式下对该目标的探测范围图和最大预警距离,结果表明合理选择布站方式可以更好地发挥其对隐身目标的探测潜能,为复合式双基地雷达网用于作战实践提供了理论依据。     

超宽带雷达特性的应用

概论 数学模拟在雷达分析和综合中起着很大的作用[12,68,69]。在单独的和组合的雷达系统模型中,雷达目标反射信号和雷达天线馈线设备输出信号的模拟单元占有重要地位。在这些模拟单元中,应用测量的或计算的目标超宽带雷达特性可以建立采用不同结构和不同频谱分量探测信号的通用雷达模型,尤其是建立选择雷达模型和雷达目标识别模型。     

制导雷达组网反隐身探测效能评估

反隐身技术现已成为国土防空预警探测领域中的研究热点。为了评估制导雷达反隐身探测效能,依据隐身目标的电磁散射特性和制导雷达相关技术参数,引入了影响制导雷达组网反隐身探测效能的两个因子:雷达探测覆盖系数和保精度系数,基于上述因子建立了单基地制导雷达反隐身探测效能评估模型,推导出了衡量单基地制导雷达组网反隐身探测效能评估的数学表达式,通过仿真验证了该方法的合理性。该仿真结果为雷达组网探测隐身飞机目标提供了理论参考。     

双基地雷达对隐身目标探测区域的计算

定量分析了隐身目标的双基地雷达散射截面积模型,结合双基地雷达的探测判决条件,运用空间区域划分的方法对隐身目标进行实时信息采集;建立了理想条件下双基地雷达平面上隐身目标的探测模型,计算并给出不同条件下双基地雷达探测范围与基线的仿真关系图;仿真分析的结果对优化双基地雷达的战术配置以及雷达组网应用具有一定的参考价值。     

信息战与雷达

从信息战的特点出发 ,着重说明雷达在信息战中的地位和作用。对于 2 1世纪在高技术条件下可能发生的战争的形式和特点 ,人们是很不熟悉的 ,对现代战争的许多情况还无法准确预计。现代战争的主要形式之一是信息战 ,其信息来源的主要提供者是雷达。要求雷达具有完善的功能、高质量、高可靠性。研究和发展雷达新技术、新设备是反抗入侵者的需要 ,是增强国力的有效措施。     

双模量子态在原子介质中的存储

从四能级暗态极化子出发,讨论双模量子场与原子介质的信息转换过程以及2信号场之间的信息转换过程。利用双-Λ型四能级原子系统,可以存储双模量子态(包括一些纠缠态),从理论上解释了双模量子信息在介质中的"写入"和"读出"过程。提供了双信号场存储的实验方案。     

雷达情报串口传输质量检测与评估

在雷达情报处理系统中,大量采用串口通信方式传输雷达情报。雷达情报串口传输质量是雷达情报处理系统中需要考虑的问题。针对现状,探讨了三种检测和评估串口传输质量的方法即主动方式、被动方式和主被动结合方式,主被动结合检测与评估方法更适合应用于雷达情报处理系统。该方法结合物理层、数据链路层、报文层信息,从误码率、误帧/组率和错报率的角度进行分析,利用串口协议通信服务设备和报文产生器对雷达情报串口传输质量进行检测与评估,已成功应用于实际工程中,收到了较好的效果。     

基于纠缠交换的量子安全通信协议

基于纠缠交换和Einstein-Podolsky-Rosen纠缠对,提出一种量子安全直接通信协议和一种多方量子秘密共享协议。量子安全直接通信协议利用光子分组传输方法,与现有协议不同的是通信方可以直接将秘密消息编码为四个Bell态之一,从而不需要在保证量子信道的安全之后再对秘密消息编码。在多方量子秘密共享协议中,通信方以一定的概率选择检测模式和编码模式。协议的实现只需要Einstein-Podolsky-Rosen对而不需要制备多粒子纠缠态。与已有的协议相比较,该协议不需要局域幺正操作,协议的效率得到了显著提高。两个协议的安全性均等同于BBM92协议的安全性。     

基于多源信息融合的低空目标探测

低空 /超低空是现代防空火力最薄弱的空域。提出了一种雷达与红外传感器信息融合 ,探测低空威胁目标的方法。阐述了红外传感器的特点及融合的意义 ,给出了信息融合的系统结构 ,提出了需要解决的几个关键问题 ,并简述了雷达与红外传感器集成的发展趋势     

反辐射导弹识别与告警系统设计

为了提升某型炮瞄雷达识别反辐射导弹的能力,设计了一种面向炮瞄雷达的反辐射导弹识别与告警系统。系统由雷达信号采集终端和信号处理平台两部分构成。信号采集终端在雷达同步脉冲的同步下,负责采集I路视频信号并传送至信号处理平台,信号处理平台在频域实时处理I路视频信号,判断是否存在反辐射导弹,并发出报警提示。经试验验证,该系统可以识别出高速反辐射导弹。     

雷达组网系统仿真试验信息源软件研制

针对目前雷达模拟器不能满足雷达组网系统调试与模拟测试需求的问题,在分析雷达组网系统测试信息源功能需求的基础上,采用纯软件的实现方法,从体系结构、功能模块和信息流3个方面对系统进行了详细的设计,讨论分析了具体技术实现中的几个关键问题,给出了具体的仿真实例。系统测试结果验证了设计的合理性,该设计满足了雷达组网系统测试对目标和雷达控制灵活性等多方面的需求。     

空军雷达兵部队计量保障信息管理系统平台设计

在现有指挥自动化网络的基础上,针对雷达装备计量保障信息化建设,提出构建空军雷达兵部队计量保障信息管理系统平台,给出平台的体系结构、数据库设计和系统平台的工作流程等初步设计方案,为提高雷达装备计量保障信息化管理提供了前期的技术预研.经实际应用证明,该设计方案能够较好的解决雷达装备计量保障资源信息管理和计量保障计划的自动生成等问题.