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题名	星地量子通信跟瞄系统仿真与检测技术研究
作者	江昊
答辩日期	2012-06-02
文献子类	博士
授予单位	中国科学院研究生院
导师	王建宇 ; 贾建军
关键词	量子通信 跟踪瞄准系统 软件仿真 半物理仿真 检测平台
学位专业	电路与系统
英文摘要	量子通信是近年来国际科学研究的热点课题，量子力学的基本原理保证了它在保密安全性上具有经典通信无法比拟的优势。星地量子通信为全球量子保密通信网的建立提供了有效途径。在星地量子通信中，星地通信终端之间存在相对运动及链路扰动，因此需要高精度捕获、跟踪、瞄准系统（简称跟瞄系统或ATP系统）进行通信链路的建立和维持，这是实现星地量子通信的重点和难点。在研制星地量子通信跟瞄系统时，需要同时或预先研究星地量子通信跟瞄系统仿真和检测技术，在地面条件下测试跟瞄系统各项技术参数，并对其工作状态进行仿真以检测其跟瞄性能。本论文基于中国科学院某知识创新工程重大项目的支持，深入研究了星地量子通信跟瞄系统的仿真和检测技术。论文工作包括：从理论上分析了星地量子通信跟瞄系统的原理，从而引出跟瞄系统的检测需求；对量子通信跟瞄系统尤其是粗跟踪系统的设计和结构进行了分析；进行了量子通信跟瞄性能软件仿真的研究，建立了跟瞄系统的仿真模型，模拟其实际工作状态并检测其工作性能；研制了一套星地量子通信跟瞄系统半物理仿真和检测平台，对其关键技术和实施方案进行了详细的分析和论证，并成功使用该平台对量子通信跟瞄系统的各项性能指标和工作状态进行了检测。论文的主要创新点有：1）分析了星地量子通信跟瞄系统的工作状态、实现方式与技术指标，提出并分析了星地量子通信跟瞄系统的检测需求。2）对空间尺度量子通信跟踪瞄准系统的结构进行了深入的分析，并在matlab/simulink环境下建立了整个跟瞄系统的仿真模型，对不同工作条件下的跟踪瞄准性能进行了软件仿真，并结合实际实验测量数据进行了对比。3）提出了量子通信单光子远场传输模拟和检测方法。使用平行光管对单光子远场分布进行模拟，并设计了扫描装置，通过单模光纤，单光子探测器和二维扫描平台对量子通信单光子在远场接收端的分布进行了检测。4）研究了高精度量子通信跟瞄系统检测技术。设计合理可行的光路结构，将光束指向精度作为衡量跟瞄系统精度的依据，使用CCD探测器对量子通信终端发射光束的远场分布进行检测，以确定其光轴的指向角度，从而测量跟瞄系统的跟踪误差。光束方向检测精度优于0.6urad。5）国内首先进行了较完备的星地量子通信半物理仿真与检测平台研究。提出了设计方案，模拟星地量子通信跟瞄系统的工作状态，对星地量子通信跟瞄系统的光机参数和性能指标进行全面的检测。并进行了星地大气湍流模拟的探索实验。本课题完成了星地量子通信跟瞄系统仿真与检测技术的关键技术攻关，为星地量子通信终端的研制提供了坚实的技术基础。
学科主题	红外系统与元部件
公开日期	2012-09-11
内容类型	学位论文
源URL	[http://202.127.1.142/handle/181331/5422]
专题	上海技术物理研究所_上海技物所
推荐引用方式 GB/T 7714	江昊. 星地量子通信跟瞄系统仿真与检测技术研究[D]. 中国科学院研究生院. 2012.

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