【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于激光雷达领域，特别涉及一种基于热光源的量子安全激光雷达装置及测距方法。
技术介绍
1、常规的激光雷达使用经典光信号，通过截取重发可以获取激光雷达信号的完整信息，从而实现对激光雷达的欺骗干扰。
2、将量子技术应用到雷达领域中，利用纠缠量子态、单光子量子态的不可克隆、测量塌缩等特性来探测欺骗干扰，可以有效识别截获重发攻击，提高探测的安全性和可靠性。如文献m. malik, et al. secure quantum lidar, frontiers in optics. opticapublishing group, 2012: fm3c. 3和wang q, et al. pseudorandom modulationquantum secured lidar. optik, 2015, 126(22): 3344-3348采用经过偏振编码的衰减激光作为照射目标的量子态，如果目标对量子态进行截取、测量并重发，企图进行欺骗干扰，会导致在接收端引起较高的误码率，从而被发现。但是，该类方案要求采用极弱光（如单脉冲平均光子数为0.1）作为探测信号，自由空间较大的传输损耗及散射会严重限制其作用距离。另外，该类方案要求采用波片或电光调制器进行随机偏振态调制，需要复杂的驱动电路进行控制，不仅使得系统的复杂度较高，而且偏振态会受到大气扰动和目标散射的影响，使得虚警率过高，实用性较低。中国专利申请（公开号为cn116381643a）提出一种基于高斯调制的相干态对目标探测，无需将信号衰减到每脉冲远小于1个光子，即可探测目标是
技术实现思路
1、为解决现有技术中主动调制精度有限，存在调制误差，系统过噪声较大，电路复杂度较高的技术问题，本专利技术提出了一种基于热光源的量子安全激光雷达装置及测距方法。
2、为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一方面，本专利技术提供了一种基于热光源的量子安全激光雷达装置，包括：
4、热光源，用于产生热态光信号；
5、窄带滤波器，用于对热态光信号进行滤波；
6、非平衡分束模块，用于将滤波后的热态光信号进行分束，产生强度不同的第一热态光信号和第二热态光信号；其中，第一热态光信号和第二热态光信号分别传输至第一共轭零差探测模块和环形器，所述第一热态光信号的强度大于第二热态光信号的强度；
7、环形器，用于将第二热态光信号传输至望远镜，以及用于接收望远镜传输的回波光信号，并将所述回波光信号传输至偏振处理模块；
8、望远镜，用于接收环形器传输的第二热态光信号，并将所述第二热态光信号扩束后照射目标，以及用于接收经目标反射的回波光信号；
9、偏振处理模块，用于调整回波光信号的偏振态；
10、本振激光器，用于产生窄线宽光信号，作为本振光信号；
11、第一分束器，用于将本振光信号分束为第一本振光分量和第二本振光分量，其中，第一本振光分量和第二本振光分量分别传输至第一共轭零差探测模块和第二共轭零差探测模块；
12、第一共轭零差探测模块，用于基于第一本振光分量测量第一热态光信号的正则分量；
13、第二共轭零差探测模块，用于基于第二本振光分量测量调整偏振态后的回波光信号的正则分量；
14、所述窄带滤波器和本振激光器的中心波长相同。
15、另一方面，本专利技术提供了一种测距方法，由上述一种基于热光源的量子安全激光雷达装置执行如下步骤：
16、步骤s1：热光源产生的热态光信号经窄带滤波器滤波后被分束成强度不同的第一热态光信号和第二热态光信号，本振激光器产生窄线宽光信号，并被分束为第一本振光分量和第二本振光分量；
17、步骤s2：使用第一本振光分量对第一热态光信号进行共轭零差探测，得到一组正则坐标分量和正则动量分量所对应的序列{x1}和序列{p1}；第二热态光信号作为量子安全雷达的探测信号，照射目标物体被反射后形成回波光信号；
18、步骤s3：使用第二本振光分量对经过偏振处理后的回波光信号进行共轭零差探测，得到另一组正则坐标分量和正则动量分量所对应的序列{x2}和序列{p2}；
19、步骤s4：将序列{x1}与序列{x2}、序列{x1}与序列{p2}、序列{p1}与序列{x2}、序列{p1}与序列{p2}同步进行移位互相关运算，得到4个互相关序列，当至少有一个互相关序列有明显的互相关峰值时得到目标距离；
20、步骤s5：根据步骤s4中的互相关峰值计算出回波光信号的相位漂移值，并对序列{x1}和{p1}进行相位补偿；
21、步骤s6：根据步骤s4得到的目标距离将步骤s5进行相位补偿后的序列{x1}与序列{p1}分别与序列{x2}和序列{p2}对齐，并估计系统的过噪声，当过噪声大于设定阈值时，判断目标存在欺骗干扰。
22、本专利技术的有益效果在于：
23、（1）采用热态光源，直接利用了光源正则分量本身的随机性，无需使用随机数发生器产生随机数。无需采用电光调制器对光信号进行幅度、相位的随机调制，省去了调制器件和相应的驱动电路，降低了系统的复杂度。无需主动调制器件，更易于小型化、芯片化。
24、（2）无需主动调制器件，消除了有限的调制精度和调制误差对探测欺骗干扰能力的影响。
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1.一种基于热光源的量子安全激光雷达装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于热光源的量子安全激光雷达装置，其特征在于，所述热光源包括：
3.根据权利要求1所述的一种基于热光源的量子安全激光雷达装置，其特征在于，所述热光源为第二放大自发辐射光源，用于产生水平偏振的宽谱热态光信号。
4.根据权利要求2或3所述的一种基于热光源的量子安全激光雷达装置，其特征在于，所述热光源还包括光纤放大器，用于将热态光信号的功率进行放大。
5.根据权利要求1所述的一种基于热光源的量子安全激光雷达装置，其特征在于，所述非平衡分束模块包括：
6.根据权利要求1所述的一种基于热光源的量子安全激光雷达装置，其特征在于，所述非平衡分束模块包括：
7.根据权利要求1所述的一种基于热光源的量子安全激光雷达装置，其特征在于，所述非平衡分束模块为分束比可调的第三分束器。
8.根据权利要求1所述的一种基于热光源的量子安全激光雷达装置，其特征在于，所述偏振处理模块为偏振控制器，用于将回波光信号的偏振态调节为水平偏振。
...【技术特征摘要】
1.一种基于热光源的量子安全激光雷达装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于热光源的量子安全激光雷达装置，其特征在于，所述热光源包括：
3.根据权利要求1所述的一种基于热光源的量子安全激光雷达装置，其特征在于，所述热光源为第二放大自发辐射光源，用于产生水平偏振的宽谱热态光信号。
4.根据权利要求2或3所述的一种基于热光源的量子安全激光雷达装置，其特征在于，所述热光源还包括光纤放大器，用于将热态光信号的功率进行放大。
5.根据权利要求1所述的一种基于热光源的量子安全激光雷达装置，其特征在于，所述非平衡分束模块包括：
6.根据权利要求1所述的一种基于热光源的量子安全激光雷达装置，其特征在于，所述非平衡分束模块包括：
7.根据权利要求1所述的一种基于热光源的量子安全激光雷达装置，其特征在于，所述非平衡分束模块为分束比可调的第三分束器。
8.根据权利要求1所述的一种基于热光源的量子安全激光雷达装置，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：王东，周良将，李若明，赵娟莹，汪丙南，
申请(专利权)人：中国科学院空天信息创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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