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申请/专利权人：重庆邮电大学

摘要：本发明提出了一种基于恒虚警检测模型的量子目标探测方法。首先，将泵浦光入射至周期极化磷酸氧钛钾晶体，得到具有纠缠特性的信号光与参考光，将信号光和参考光分别发射至单光子探测器1、单光子探测器2；其次，利用高速采集电路对两个单光子探测器输出的时间脉冲序列进行符合计数；然后，按符合门宽大小对符合计数结果进行划分，对所有参考单元的符合计数值处理后得到噪声估计值；分别在探测路径上有无目标的情况下，计算单光子探测器1探测到光子的概率和符合计数值的概率密度函数；最后，根据系统的虚警概率求得判决门限，将符合计数值与判决门限进行比较，若符合计数值大于判决门限，则认为探测路径上存在目标，否则不存在目标。

主权项：1.一种基于恒虚警检测模型的量子目标探测方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一：将泵浦光入射至周期极化磷酸氧钛钾PeriodicallyPoledKTP，PPKTP晶体中，产生纠缠光子对；步骤二：利用偏振分束器将纠缠光子对分离成信号光和参考光，然后将信号光沿信号光路即探测路径，发射至单光子探测器1，将参考光沿参考光路发射至单光子探测器2；步骤三：采集单光子探测器1和单光子探测器2输出的两路时间脉冲序列，将其分别标识为CH1和CH2，设定符合计数门宽τc，对CH1和CH2进行符合计数；步骤四：选取CH1和CH2的符合计数结果作为恒虚警检测模型的输入，并将符合计数结果按τc为单元划分为M个窗口；步骤五：记录每个窗口内的符合计数值，将最大符合计数值所在的窗口作为检测单元，其左右相邻2个窗口作为保护单元，其他窗口作为参考单元，对所有参考单元的符合计数值进行先求和后平均的处理，得到噪声的估计值；步骤六：由于光纤中光子的传输损耗很小，因此忽略参考光路中参考光的损耗；当探测路径上没有目标时，令此时仅存在噪声的状态为H0，计算单光子探测器1探测到噪声光子的概率：PI,N＝exp-NnTd2[1-exp-ρnτcTd][1-exp-NI]1其中，Nn为整个系统的有效噪声光子数，H0状态下Nn＝Nd，Nd为单光子探测器暗电流产生的光子数，Td为单光子探测器的死区时间，NI为单光子探测器2接收到的光子数，且有NI＝ηqN2，N为信号源发射的光子对数，ηq为单光子探测器的探测效率，ρn为环境噪声到达率；步骤七：计算H0状态时符合计数值为x的概率： 步骤八：当探测路径上有目标时，令此时的状态为H1，利用单光子探测器1接收经目标反射后的信号光，并将单光子探测器1在Δt时间内接收到的光信号由能量表示形式变换为光子数表示形式NS，即： 其中，ρ为目标反射率，Ta为目标到探测器的单向透过率，ηt和ηr分别为发射和接收光学系统的效率，θt为主光轴与目标垂直方向的夹角，R为探测距离，At为视场内目标被照射部分在发射光束截面方向的投影面积，Al为目标处视场内的光斑面积，Ar为接收光学系统的接收面积；步骤九：将单光子探测器1在Δt时间内接收到的背景噪声信号由能量表示形式变换为光子数表示形式Nb，即： 其中，Ta'为背景光到目标表面的大气透过率，θr为目标的探测场角度，Δλ为接收光学系统的滤光片带宽，Nλ为信号光波长的背景光的光谱辐照度，θsum为背景光照射方向与目标表面法向的夹角，hυ为频率为υ的单光子能量，h为普朗克常量；步骤十：计算单光子探测器1探测到光子的概率，该光子含噪声和信号光子： 其中，H1状态下Nn＝Nb+Nd；步骤十一：计算H1状态时符合计数值为x的概率： 步骤十二：设定系统的虚警概率Pfa＝a；其中，a为常数；利用公式7计算符合计数值的判决门限VT，即： 步骤十三：根据得到的判决门限VT，计算系统的检测概率： 步骤十四：将检测单元的符合计数值与判决门限进行比较，若检测单元的符合计数值大于判决门限，则认为探测路径上存在目标，否则不存在目标；所述步骤一中包括以下步骤：步骤一一：利用连续激光器产生泵浦光，并由光纤收集后通过耦合器的微透镜进行光束汇聚；步骤一二：将泵浦光入射至PPKTP晶体中，发生参量下转换，得到纠缠光子对；步骤一三：利用光路中的双色镜分离泵浦光和下转换光，并使其通过波长为810nm的偏振分束器，将纠缠光子对分开。

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