[发明专利]一种基于纠缠态的量子探测恒虚警检测系统及检测方法

说明书

本发明公开了一种基于纠缠态的量子探测恒虚警检测系统及检测方法，方法包括：得到纠缠双光子信号；将反射信号和参考光束转换为第一电脉冲信号和第二电脉冲信号；对第一电脉冲信号和第二电脉冲信号进行符合计数得到符合计数值；根据第一符合概率计算公式得到第一符合概率；根据所有参考单元的符合计数值得到噪声的均值；根据噪声的均值得到条件概率密度；根据条件概率密度和等效的虚警率得到判决门限值；若结果为符合计数值大于判决门限值，判决结果为存在目标，若结果为符合计数值小于判决门限值，判决结果为没有目标。本发明利用恒虚警检测技术能够实现纠缠态量子探测系统在不同噪声情况下，根据虚警概率调节判决门限，完成对目标的恒虚警检测。

技术领域

本发明属于量子探测技术领域，具体涉及一种基于纠缠态的量子探测恒虚警检测系统及检测方法。

背景技术

量子探测，是将量子力学与信息科学相结合，应用在信息探测领域中的一种新技术。与基于经典电磁波理论的传统探测技术不同，量子探测利用电磁场的量子特性，具有超越传统探测技术，实现高背景噪声下，以微弱信号对微弱目标完成高灵敏度探测的潜力。

由于纠缠信号具有超越经典信号的强关联特性，能够突破标准量子极限，达到海森堡极限，因此，在量子探测中，基于纠缠态的量子探测技术在理论上更能展现量子优势。并且，基于纠缠态的量子探测技术在光和微波领域都处于快速的发展过程中，同时，由于其从生物科学到安全领域的广泛应用，该项技术也吸引了越来越多的关注。

恒虚警检测是一种在噪声背景下，对目标进行自适应检测的信号处理技术，其特点是能够针对不断变化的背景噪声使探测系统保持恒定的虚警概率，被广泛应用于目标检测中，尤其在雷达中具有极强的应用价值。

但是，由于量子探测系统的体制与经典系统不同，且量子信号的形式及数学模型也与经典存在很大差异，现有经典探测系统的恒虚警检测技术无法完全适用于纠缠态量子探测系统中。并且，国内外关于纠缠态量子探测系统恒虚警检测方法的研究还未展开，随着量子探测技术的不断发展和走向应用，对于纠缠态量子探测系统恒虚警检测理论与方法的研究具有重要的意义。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于纠缠态的量子探测恒虚警检测系统及检测方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种基于纠缠态的量子探测恒虚警检测方法，所述量子探测恒虚警检测方法包括：

步骤1、对滤除杂散光的水平偏振光进行自发参量下转换得到纠缠双光子信号，所述纠缠双光子信号包括信号光束和参考光束，所述信号光束和所述参考光束的偏振方向互相垂直；

步骤2、将汇聚的所述信号光束入射至目标所产生的目标反射信号转换为第一电脉冲信号，将所述参考光束转换为第二电脉冲信号；

步骤3、对所述第一电脉冲信号和所述第二电脉冲信号进行符合计数，得到符合计数值；

步骤4、将时间延迟窗口划分为N个单元，N个单元包括一个检测单元、4个保护单元和(N-5)个参考单元，所述检测单元为符合计数值之和最大的单元，所述保护单元为所述检测单元相邻的单元；

步骤5、在没有目标、只有噪声的情况下，根据第一符合概率计算公式得到第一符合概率；

步骤6、对所有所述参考单元的符合计数值做最大似然估计，得到噪声的均值；

步骤7、基于第一条件概率密度函数，在没有目标、只有噪声的情况下，根据所述噪声的均值得到所述符合计数值的第一条件概率密度；

步骤8、基于判决门限计算公式，根据所述第一条件概率密度和等效的虚警率得到判决门限值；

步骤9、对所述检测单元的符合计数值和判决门限值进行比较，得到比较结果；