宇航计测技术

白金海, 马慧娟, 胡栋, 王宇

2023, 43(5): 1-10. doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2023.05.01

摘要 ( )

PDF (4579KB) ( )

相关文章 | 多维度评价

冷原子重力仪利用激光冷却、原子干涉操控、原子探测等技术实现绝对重力加速度测量，是30年来得以快速发展的一种新型量子传感器，目前其测量灵敏度已经超过传统激光干涉绝对重力仪，测量不确定度也达到同等水平，在计量溯源、基础科学研究、地球物理、资源勘探、自主导航等方面具有重要的应用价值。对冷原子重力仪的原理和优势进行了分析，介绍了冷原子重力仪的系统组成和发展趋势，对冷原子重力仪的国内外研究水平、发展动态和趋势，特别是在动态应用场景下的要点进行了分析和梳理。

计量量子化、数字化变革下的国内外计量技术发展趋势

杜晓爽, 胡毅飞, 冯英强, 谌贝, 曾吾, 费丰, 李玮, 屠治国, 杨晓伟, 翟玉卫, 郝新友

2023, 43(5): 11-22. doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2023.05.02

摘要 ( )

PDF (8846KB) ( )

相关文章 | 多维度评价

美欧发达国家高度重视计量技术发展，将量子、数智等前瞻性、基础性计量技术纳入国家发展战略，抢占科技制高点。近年来，中国在原子频标、冷原子重力计等计量领域取得了突破，已进入国际计量先进国家行列。随着国际计量的量子化、数字化变革，计量不断加速向量子化演进、量传方式逐渐向数智化转型、计量保障技术更加向实战化发展趋势凸显。通过搜集、整理国内外大量计量量子化、数智化和实战化等相关技术文献资料，归纳并分析了计量技术发展趋势，可为计量测试技术发展提供借鉴。

高性能被动型CPT原子钟发展趋势

丁琛沣, 陈海军

2023, 43(5): 23-30. doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2023.05.03

摘要 ( )

PDF (1126KB) ( )

相关文章 | 多维度评价

运用单一圆偏光构型达成CPT态会产生极化暗态使得CPT信号对比度较低。因此，传统的CPT原子钟频率稳定度指标不高。为提高CPT信号对比度从而提高CPT原子钟性能，各种消除极化暗态的方案不断被提出并获得研究，这些方案可以根据所使用的激光偏振状态及其产生方式分为平行线偏振光构型、相位延迟的σ⁺-σ^-构型、推挽光泵浦构型、垂直线偏振光构型、偏振调制构型。基于这些方案的原理和发展水平，对比分析各个方案的优缺点和改进方案，可探索不同需求条件下高性能原子钟新的发展方向。

汞离子微波钟技术研究进展

王暖让, 易航, 薛潇博, 张升康

2023, 43(5): 31-35. doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2023.05.04

摘要 ( )

PDF (4478KB) ( )

相关文章 | 多维度评价

汞离子微波钟利用四极线型阱实现离子囚禁，通过汞光谱灯完成汞离子态的制备，易于集成和小型化；通过离子阱和汞光谱灯及其光路等关键组件优化设计，使汞光谱灯发出的抽运光与离子阱囚禁的离子充分作用，完成态的制备；40.5 GHz微波通过喇叭发射至离子阱中心，完成离子数反转；利用弱荧光信号探测系统完成汞离子超精细能级跃迁谱线的探测，实测跃迁谱线线宽约1 Hz；通过伺服控制环路完成汞离子微波钟的闭环锁定，经实验测试，频率稳定度可达4E-13/τ（1 s≤τ≤1 000 s）,7E-15/10 000 s。

基于原子磁场探测的弱电流计量校准技术发展现状

李伟鹏, 魏小刚, 杨仁福

2023, 43(5): 36-40. doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2023.05.05

摘要 ( )

PDF (984KB) ( )

相关文章 | 多维度评价

随着原子磁力计灵敏度的迅速提高，原子系综磁场测量的应用范围逐渐扩大。近年来，已经有若干研究将原子磁力计用于微弱电流测量，研究结果揭示了这种测量方法在增强电流稳定性方面的潜力。借助原子磁力计的高灵敏度特性，通过电流产生的磁场监测电流的微弱变化，使用磁场测量结果进行反馈来稳定电流。主要阐述了原子磁场探测的基本原理以及其在电流计量领域的应用现状，并分析了使用原子磁力计进行电流测量的关键影响因素，展望了该技术的发展态势。

太赫兹量子关联成像和量子点探测器发展现状及计量技术展望

李宏光, 王元博, 廖文焘

2023, 43(5): 41-46. doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2023.05.06

摘要 ( )

PDF (2451KB) ( )

相关文章 | 多维度评价

量子技术与太赫兹技术等前沿学科的交叉研究，催生出太赫兹量子关联相机、量子点探测器等颠覆性新体制器件，拓展了新质新域国防应用空间。相比于传统成像方式，基于量子技术的太赫兹量子关联成像在成像速度、成像分辨率等方面表现出独特的优势。太赫兹量子关联成像系统基于太赫兹发射源、探测系统、掩膜、算法等实现压缩感知、时间分辨、傅里叶等成像技术。另外，对太赫兹量子关联成像系统和量子点探测器进行了综述，并探讨相应的太赫兹量子关联成像、太赫兹量子点探测器的测量校准技术研究，提出计量问题及解决方法，展望太赫兹量子探测和成像计量技术的应用前景。

石墨烯传感器及量子点研究进展

董俊伟, 鲁毅, 刘霞, 郭国建, 由欣然, 王威, 陶威, 王泽熙

2023, 43(5): 47-51. doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2023.05.07

摘要 ( )

PDF (1703KB) ( )

相关文章 | 多维度评价

石墨烯作为21世纪的新型二维材料，其晶格缺陷极少，具有零带隙的特点。基于石墨烯独特的电学性能，其在传感领域具有极高的敏感度。通过控制石墨烯的物理尺寸，得到的石墨烯量子点（GQDs）具有光致发光、低毒性和发光可调等优点，在荧光成像、药物治疗、生物传感等方面发挥重要作用。基于对石墨烯作为传感器以及量子点的优异特性分析，总结了对石墨烯在量子领域中的部分应用，并展望了对石墨烯未来的发展方向。

激光泵浦铯-氦磁强计的噪声抑制

伏吉庆, 孔嘉, 程华富

2023, 43(5): 52-56. doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2023.05.08

摘要 ( )

PDF (1221KB) ( )

相关文章 | 多维度评价

介绍了一种利用单模激光进行泵浦的铯-氦磁强计。由于单模激光比铯元素放电灯具有更高的泵浦效率，这种铯-氦磁强计得到了比传统的放电灯铯-氦磁强计更强的磁共振信号。通过测量各试验因素中引入的磁噪声，发现激光的光功率涨落是目前磁噪声的主要来源；通过分析信噪比与光强的关系，得到了最优化的光强；通过主动光强降噪技术，在最佳试验条件下，铯-氦磁强计的噪声峰峰值可以优于0.02 nT。结果表明，通过提升激光功率的稳定性，激光泵浦式的铯-氦磁强计非常有潜力得到比质子磁强计更高的准确度，可作为恒定弱磁场计量标准的新一代主标准器。

基于相关光子对的单光子探测器量子效率校准技术研究

张鹏举, 庄新港, 刘长明, 刘红波, 史学舜, 沈荣仁, 林永杰

2023, 43(5): 57-62. doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2023.05.09

摘要 ( )

PDF (1414KB) ( )

相关文章 | 多维度评价

随着量子技术的发展，对极微弱光辐射的研究方向逐渐向量子化发展，利用相关光子对法对单光子探测器的相关参数进行测量。介绍了相关光子对法的原理及相关光子源中非线性晶体的关键参数设计方法，利用波长355 nm的激光器作为泵浦光源，泵浦相位匹配角为36°的BBO非线性晶体，实现了(450~1 675)nm的相关光子输出；泵浦相位匹配角为28.1°，32.91°，31.29°的BBO非线性晶体，实现了460 nm和1 550 nm，632.8 nm和807 nm，1 064 nm和532 nm的相关光子对共线输出。在460 nm，1 550 nm，632.8 nm，1 064 nm波长点利用符合测量对单光子探测器的量子效率进行测量，为实现多波长点至全波段单光子探测器校准奠定基础。

基于光频标的氢原子钟频率驾驭系统软件设计

徐金锋, 史丰丰, 李国俊, 林勇昕

2023, 43(5): 63-67. doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2023.05.10

摘要 ( )

PDF (2894KB) ( )

相关文章 | 多维度评价

光频标和氢原子钟联合守时的时间系统需要集成仪器控制、数据采集、原子钟性能评估等功能，解决光频标的有效运行率低对氢原子钟频率驾驭的影响，因此，设计了基于光频标的氢原子钟频率驾驭系统软件。软件使用可互换虚拟仪器驱动和网络通信实现设备间的数据交互，采用中位差（Median Absolute Deviation,MAD）方法的数据预处理策略完成测量数据的异常点检测，并利用Alglib数值分析和数据挖掘函数库完成核心程序编写。实验表明，在光频标的有效运行率为80%的条件下，氢原子钟驾驭后产生的时间信号与UTC的同步精度小于2.5 ns。

环境核辐射监测仪表剂量测量比对

高飞, 王靖谦, 董璐琪, 王菲菲

2023, 43(5): 68-74. doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2023.05.11

摘要 ( )

PDF (776KB) ( )

相关文章 | 多维度评价

为检验和促进提高校准能力及操作人员技术能力水平，确保监测数据的可靠性，开展了环境核辐射监测仪表的测量比对工作。本次比对主要针对环境级剂量率仪、探测下限覆盖环境范围的防护级剂量率仪和γ射线空气比释动能次级标准剂量仪。比对参数涉及空气比释动能和周围剂量当量。此次比对覆盖了广泛配备的环境核辐射监测仪表，对此类仪表的X射线响应、γ射线响应和宇宙射线响应等技术性能进行测量比对，分别采用E_n值及相对误差对比对结果进行分析评价。由比对结果可知，目前校准实验室所使用的次级标准剂量仪的|E_n|<1，全部符合要求，大部分环境核辐射监测仪表满足S-Cs各点指标要求，但是X射线响应较差，部分监测仪表不能满足能量响应变化极限不超过±30%的要求，建议仪表使用单位在首检时对其能量响应进行检定。

一种基于十射线模型的室内射线跟踪改进模型算法

张紫越, 严天峰, 高锐, 肖临虎, 牛瑞婷

2023, 43(5): 75-81. doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2023.05.12

摘要 ( )

PDF (2398KB) ( )

相关文章 | 多维度评价

随着移动通信技术和物联网的快速发展，预测室内短距离无线通信网络的信号覆盖情况成为当前的研究热点。基于十射线模型，自主开发了一种改进射线跟踪模型算法。该模型方法对微波室内传播提供可视化场景模拟，实现了室内短距离无线电波的传播预测和电磁波场强可视化。在多种场景测试并与其他室内电波传输模型对比，结果显示经过校准的模型均方根误差降低至5.53，准确度更高，能够更准确地预测室内环境中的信号接收功率。

面向UAV协助的CRN吞吐量优化策略

孙士兵, 马佩勋

2023, 43(5): 82-87. doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2023.05.13

摘要 ( )

PDF (1131KB) ( )

相关文章 | 多维度评价

利用无人机作为空中移动基站可以有效地提高网络吞吐量，提升对用户的覆盖率。因此，针对无人机协助转发的认知无线电网络（Cognitive Radio Network,CRN）的吞吐量优化问题，提出基于无人机功率分配和最大化主网络区和次网络区吞吐量的算法。首先，分别建立主网络区和次网络区的吞吐量目标函数，再对目标函数进行非凸化处理。然后，再利用对数不等式求解，进而得到最优的UAV发射功率和UAV数量。性能分析表明，提出的吞吐量优化算法提升了主网络区和次网络区吞吐量。

基于接收信号强度的安全RPL路由

徐会彬, 鲁于畅, 汪玉婷

2023, 43(5): 88-93. doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2023.05.14

摘要 ( )

PDF (892KB) ( )

相关文章 | 多维度评价

低功率低损耗网络路由(Routing Protocol for low power and Lossy network,RPL)是无线物联网的典型路由。由于未采用集中安全机制，RPL路由易受女巫攻击。为此，提出基于接收信号强度的防御女巫攻击的RPL路由(RSSI-based against Sybil attack RPL,RSPL)。RSPL路由通过统计接收信号的强度值，并结合邻居节点的观察，估算节点可信度，进而检测攻击节点。同时，利用链路的传输期望次数和链路信任值修改RPL路由中的目标函数，进而阻止攻击节点参与路由。性能分析表明，相比同类算法，提出的RSPL路由降低了检测攻击节点的误检率，提高了数据包传递率。

基于智能反射面辅助的UAV转发应急通信网络性能分析

马佩勋

2023, 43(5): 94-100. doi:10.12060/j.issn.1000-7202.2023.05.15

摘要 ( )

PDF (2223KB) ( )

相关文章 | 多维度评价

在蜂窝基站无法提供通信覆盖区域时，可利用无人机作为转发节点构建无人机应急通信系统。为了提高应急通信系统的频谱效率和降低通信的中断概率，提出基于智能反射面（Intelligent Reflecting Surface,IRS）辅助的无人机转发的应急通信架构。该架构中蜂窝基站采用非正交多址接入（Non Orthogonal Multiple Access,NOMA）技术，并在无人机机身上安装IRS。IRS将来自蜂窝基站传输的信号反射至地面用户，克服蜂窝基站与用户间的非视距链路环境，进而降低通信的中断概率。同时，推导了中断概率的闭合表达式，并给出了计算遍历频谱效率上限公式。仿真结果验证了理论分析的正确性及所提出通信架构的优势性。

当期目录