【摘要】：隨著科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展,時(shí)鐘同步技術(shù)和測(cè)距技術(shù)在精確制導(dǎo)、雷達(dá)探測(cè)以及空間技術(shù)中的應(yīng)用越來(lái)越突出,并且逐漸對(duì)其精度和準(zhǔn)確度有了更高的要求。由于傳統(tǒng)的時(shí)鐘同步技術(shù)和定位技術(shù)(GPS)是基于經(jīng)典理論所發(fā)展,其定時(shí)定位的精度和準(zhǔn)確度將受限于脈沖信號(hào)帶寬和功率的限制,因此更加精確的定時(shí)定位技術(shù)就普遍受各國(guó)科研工作者的關(guān)注。近年來(lái),基于量子力學(xué)糾纏特性和量子信息理論相結(jié)合的量子時(shí)鐘同步技術(shù)和量子定位技術(shù)就為其提供了突破口,其不僅能夠克服傳統(tǒng)技術(shù)帶寬和功率的限制,并且擁有更高的精度和準(zhǔn)確度。本文在基于二階量子關(guān)聯(lián)時(shí)鐘同步的基礎(chǔ)上,根據(jù)高階關(guān)聯(lián)函數(shù)提出了基于高階關(guān)聯(lián)特性的時(shí)鐘同步技術(shù)方案和測(cè)距系統(tǒng),該設(shè)計(jì)既可以用于時(shí)鐘同步,又可以用于測(cè)距定位。主要針對(duì)二階時(shí)鐘同步和測(cè)距的準(zhǔn)確度進(jìn)行了提高改進(jìn),其所做工作內(nèi)容如下：1、根據(jù)二階時(shí)鐘同步技術(shù)和高階關(guān)聯(lián)函數(shù)理論,提出了基于高階關(guān)聯(lián)特性的時(shí)鐘同步技術(shù)方案,該方案在光源上采用高亮度的贗熱光,然后針對(duì)整個(gè)同步系統(tǒng)、同步原理、同步的精度以及同步的影響因素與信噪比進(jìn)行了詳細(xì)分析和研究。結(jié)果表明,高階關(guān)聯(lián)同步系統(tǒng)在光路階數(shù)不變的情況下,可以通過(guò)增大系統(tǒng)光路中探測(cè)器對(duì)光場(chǎng)的探測(cè)次數(shù),其不僅能夠提高兩時(shí)鐘同步的準(zhǔn)確度,而且還可以提高同步系統(tǒng)的信噪比。2、設(shè)計(jì)了基于高階關(guān)聯(lián)特性的測(cè)距系統(tǒng),其系統(tǒng)采用高亮度的糾纏光源,并通過(guò)CPLD電路對(duì)泵浦光重復(fù)頻率的精確控制達(dá)到對(duì)探測(cè)器探測(cè)時(shí)間的控制,詳細(xì)分析并研究了測(cè)距系統(tǒng)的原理和測(cè)距影響因素以及系統(tǒng)光路信噪比的關(guān)系。結(jié)果表明,高階關(guān)聯(lián)測(cè)距系統(tǒng)在一定的范圍內(nèi)通過(guò)增加系統(tǒng)光路階數(shù)和探測(cè)器對(duì)光路數(shù)據(jù)的采集樣本數(shù),不僅可以提高測(cè)距系統(tǒng)的信噪比,而且還能獲得比傳統(tǒng)二階量子測(cè)距系統(tǒng)及經(jīng)典無(wú)線電定位技術(shù)和光學(xué)測(cè)距技術(shù)更高的準(zhǔn)確度和精度。最后利用Matlab軟件對(duì)其測(cè)距效果進(jìn)行不同距離的仿真實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果不僅表明其測(cè)距精度可以達(dá)到微米量級(jí),而且還表明該測(cè)距方案設(shè)計(jì)的可行性和正確性。
[Abstract]:With the development of science and technology, the application of clock synchronization technology and ranging technology in precision guidance, radar detection and space technology is becoming more and more prominent, and gradually has higher requirements for its accuracy and accuracy. Because the traditional clock synchronization technology and positioning technology (GPS) are based on the classical theory, the accuracy and accuracy of timing positioning will be limited by the limitation of pulse signal bandwidth and power. Therefore, more accurate timing positioning technology has been widely concerned by researchers in various countries. In recent years, quantum clock synchronization technology and quantum positioning technology based on quantum mechanics entanglement and quantum information theory have provided a breakthrough for it, which can not only overcome the limitations of bandwidth and power of traditional technology. And has higher accuracy and accuracy. In this paper, based on the second-order quantum correlation clock synchronization, a clock synchronization technique and ranging system based on high-order correlation characteristics are proposed according to the high-order correlation function. The design can be used not only for clock synchronization, but also for ranging and positioning. The accuracy of second-order clock synchronization and ranging is improved. The work is as follows: 1, according to the second-order clock synchronization technology and the theory of high-order correlation function, A clock synchronization scheme based on high order correlation is proposed, which adopts high brightness pseudothermic light on the light source, and then aims at the synchronization principle of the whole synchronization system. The accuracy of synchronization and the influencing factors of synchronization and signal-to-noise ratio (SNR) are analyzed and studied in detail. The results show that the high order correlated synchronization system can not only improve the accuracy of the synchronization of the two clocks by increasing the number of light field detected by the detector in the optical path of the system, but also by increasing the order of the optical path. Moreover, the signal-to-noise ratio (SNR) of the synchronization system can be improved. 2, a ranging system based on high-order correlation characteristics is designed, which adopts a high brightness entangled light source. The detection time of the detector is controlled by the accurate control of the pump optical repetition frequency by CPLD circuit. The principle of the ranging system and the influencing factors of the ranging system, as well as the relationship between the signal-to-noise ratio (SNR) of the optical path of the system are analyzed and studied in detail. The results show that the signal-to-noise ratio (SNR) of the ranging system can not only be improved by increasing the optical path order of the system and the number of samples collected by the detector to the optical path data in a certain range. Moreover, it can obtain higher accuracy and accuracy than the traditional second-order quantum ranging system, classical radio positioning technology and optical ranging technology. Finally, the Matlab software is used to simulate the ranging effect at different distances. The experimental results not only show that the ranging accuracy can reach the micron level, but also show the feasibility and correctness of the ranging scheme design.
【學(xué)位授予單位】：西北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TN919.34

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本文編號(hào)：2480016