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全球定位系统期刊官网下载_全球定位系统包括(2024年12月最新版)

内容来源：合毅科技所属栏目：新闻更新日期：2024-12-02

全球定位系统期刊官网

文章提要1.⠩‡子传感器正处于早期发展阶段，但必然会极大地提高成像、探测和导航能力；2.⠩‡子技术能帮助克服一些主要问题，如在信号中断情况下，精准定位或探测低可观测平台。量子传感器技术的开发正不断取得进步，如果完全实现，它可能使军事能力发生变革。靠利用量子力学的独特特性，例如叠加和纠缠，量子传感器能够在全球导航卫星服务(global navigation satellite services，GNSS)不可用或对抗环境下实现准确的导航，并能明显改善对低可观测平台和复杂环境中物体的探测能力。尽管量子传感尚处于发展的早期阶段，但在具有潜在军事应用价值的量子技术中，它被认为是最先进的领域。一、GNSS替代方案量子使能型(quantum-enabled)传感器可用作为定位、导航和授时(positioning，navigation & timing，PNT)系统的替代形式，使军队能克服传统约束、在GNSS拒止或对抗环境下作战。量子增强(quantum-enhanced)陀螺仪和加速度计是两种能极大改善PNT精度并保障其复原力(resilience)的传感器。英国国防部(Ministry of Defence，MoD)正与伦敦帝国理工学院(Imperial College London)一同开发一种量子增强加速度计，以改善导航性能，减小对干扰和破坏的敏感性。该系统于2023年在皇家海军的“帕特里克ⷥ𘃨Ž𑥅‹”号(XV Parick Blackett)试验船上进行了测试。图1. 英国海军XV Parick Blackett试验船(270 t)（图片来自网络）根据皇家海军的说法，量子加速度计原型能通过测量加速度来确定一个物体随时间的速度。通过将这一信息与物体的旋转测量值和初始位置相结合，就能不依赖GNSS而计算出当前位置。虽然也有其它传感器和独立的无卫星导航系统，但它们都会随时间漂移。然而，伦敦帝国理工学院解释道，量子加速度原型能消除这种传感器随时间的漂移，大大提高在长时间尺度上的精度。伦敦帝国理工学院说，原型通过超冷原子来实现高精度测量。当冷却到极低温度时，原子表现出“量子”特性，表现得像物质和波。由于原子通过传感器运动，它们的波特性受到载体加速度的影响。皇家海军指出，由于采用“光学尺”(“optical ruler”)，这种加速度计能非常精确地测出这些细微变化，从而提供高精度的PNT，并支持在GNSS拒止环境下的作战。图2. ⠧”𑤼榕楸国理工学院与MoD联合开发的量子加速度计能实现GNSS拒止环境下的导航，并提高抗干扰能力。（图片来源：Imperial College London，2039665）根据技术记者Paul Marks于2014年在《新科学家》(New Scientist)期刊上发表的一份题为“当GPS失灵时，量子定位系统会登场”(“Quantum Positioning System Steps in When GPS Fails”)的报告，量子在PNT上的应用能使水下潜艇的自身定位精度比现在提高1000倍。除加速度计之外，用量子力学设计重力仪和磁力仪也能提高PNT精度，并能在GNSS拒止环境下辅助导航。这些传感器测量和识别地球重力场或磁力场的异常变化，以作为方位地标。借助量子力学，系统能提供重力场或磁场的实时测量值，实现对动态导航参数的调节，如航向、姿态或随环境变化的航路等。这将实现更精确和快速响应的导航，特别是在GNSS拒止地区，能够增强抗干扰和抗欺骗能力。二、观测不可能“看到”的东西除增强型导航之外，量子传感器还能用于提高成像的精度和灵敏性、探测低可观测水下和空中平台。这些传感器可安装在近地轨道(low Earth orbit，LEO)卫星或飞机、地面和海上平台上，包括UUV和USV上。量子重力仪和磁力仪具有特殊的应用前景，因为这些传感器能探测到由诸如隧道等人造地下或水下结构所引起的环境下重力场或磁场的细微变化或扰动。特别是量子重力仪，被认为是能提供地球地表/水面和地面/水面以下厘米级的精度。从军事角度看，量子磁力仪尤其适合于水下情报、监视和侦察(ISR)，研究人员建议该类系统可用于潜艇探测和水雷识别。用这些传感器探测到潜艇的距离可能达6 km，如采用改进后的噪声抑制技术，探测距离还会更大。然而，量子磁力仪非常灵敏，这意味着它们易受干扰。因此，背景噪声甚至地球磁场的微小波动及太阳风暴等诱因，都会影响到它的效能。位于布拉格(Prague)的捷克技术大学(Czech Technical University)的量子安全研究学者Michal Krelina在2021年11月的《EPJ量子技术》(EPJ Quantum Technology)期刊上发表的“量子技术的军事应用”(“Quantum technology for military applications”)一文中提到，高分辨率量子磁力和重力传感器的进一步军事应用包括：能从LEO上探测到伪装车辆、飞机、搜索舰队或单独的舰船。然而，一位不愿透露姓名的量子传感教授对此提出质疑。他们认为，量子增强雷达，特别是机载平台上的量子增强雷达更实用。除了水下和空中目标，Krelina建议这些高分辨率传感器也能用于探测诸如地下燃料库、研究设施以及导弹发射井等地下结构设施，或掩埋的爆炸物。量子传感中另一个感兴趣的军事领域是量子成像，它能提供更好的物体分辨率和在挑战性环境中观测的能力。这类系统是SPAD，这是一种与脉冲式照明源相联的非常灵敏的单光子探测器

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