應(yīng)用量子理論獲取導(dǎo)航測(cè)角中的相位參數(shù),有望獲取超越經(jīng)典理論極限的定位精度.在利用量子零拍探測(cè)測(cè)量相位壓縮光的相位時(shí),本振相位與待測(cè)相位在正交的前提下得到的零拍電流受到散粒噪聲的影響最小.為了保證本振相位能夠時(shí)刻滿足此條件,并考慮到導(dǎo)航系統(tǒng)非線性和實(shí)時(shí)性的特點(diǎn),基于廣義卡爾曼-布西濾波設(shè)計(jì)了零拍鎖相環(huán),對(duì)本振相位進(jìn)行實(shí)時(shí)的反饋控制,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)壓縮光相位的實(shí)時(shí)估計(jì).理論分析以及仿真結(jié)果表明,利用壓縮光作為信號(hào)場(chǎng)獲取相位參數(shù)時(shí)能夠突破散粒噪聲的限制,提高導(dǎo)航測(cè)角系統(tǒng)的定位精度,并且在最優(yōu)壓縮度處相位估計(jì)精度最高,最優(yōu)壓縮度取決于壓縮光強(qiáng)度以及測(cè)量系統(tǒng)的相位穩(wěn)定性. 

【文章來源】：北京理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2020,40(06)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

l=0.33時(shí)反壓縮度和壓縮度的關(guān)系曲線

由式(24)～(28)可以得到基于廣義卡爾曼-布西濾波的零拍鎖相環(huán)如圖2所示.在利用零拍探測(cè)對(duì)相位壓縮光進(jìn)行測(cè)量時(shí),需要本振相位與信號(hào)場(chǎng)相位正交,才能最大程度地克服散粒噪聲的影響,同時(shí)也能提高一階泰勒展開的精度,所設(shè)計(jì)鎖相環(huán)是把量測(cè)結(jié)果(這里的量測(cè)特指式(26))通過傳遞函數(shù)為H(s)的濾波器,然后將所得結(jié)果進(jìn)行拉普拉斯反變換,得到狀態(tài)估計(jì)值,最后根據(jù)估計(jì)相位調(diào)整本振相位的值. 以此循環(huán),確保每一時(shí)刻測(cè)得的零拍電流受到最小的散粒噪聲影響,從而得到相位壓縮光的相位估計(jì)值.

如圖3所示,相干態(tài)極限(coherent state limit ,CSL),即利用相干光得到的相位最小均方根誤差,此時(shí)可以將相干光看作是壓縮度為0 dB的壓縮光,相對(duì)應(yīng)的參數(shù) R - sq =1 ,使用特定壓縮度的壓縮光可以使參數(shù) R - sq <1 ,從而克服散粒噪聲的影響;壓縮態(tài)極限(squeezed state limit,SSL),表示利用不同壓縮度的相位壓縮光所能得到的相位最小均方根誤差,其中l(wèi)=0.33和l=0分別表示探測(cè)過程中有損耗以及無損耗的情況. 由式(3)可知,探測(cè)結(jié)果同時(shí)與壓縮參數(shù)R-和反壓縮參數(shù)R+有關(guān),由此可知探測(cè)精度不會(huì)隨著壓縮度的增大而一直提高,而是在某一特定的最優(yōu)壓縮度下取得誤差最小的情況,例如圖3中總損耗l=0.33時(shí),利用壓縮度為-3.9 dB的壓縮光相位探測(cè)精度最高,均方根誤差為0.023;l=0時(shí),利用壓縮度為-9.1 dB的相位壓縮光探測(cè)精度最高,均方根誤差為0.016,并且隨著壓縮度的持續(xù)增高,反而得不到可以突破相干態(tài)極限的精度. 從圖3還可以看出,損耗越大,壓縮光對(duì)于探測(cè)精度的提高越不明顯;反之探測(cè)效率越高,最優(yōu)壓縮度的壓縮光可以突破經(jīng)典物理帶來的精度瓶頸,最大程度的超越相干態(tài)極限.3.2.2 實(shí)驗(yàn)二:均方根誤差和相位壓縮光幅度平方的關(guān)系

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]深空導(dǎo)航無線電干涉測(cè)量技術(shù)的發(fā)展歷程和展望[J]. 李海濤,周歡,郝萬宏,董光亮.  飛行器測(cè)控學(xué)報(bào). 2013(06)



本文編號(hào)：3527515