星基量子定位导航系统的测距、定位与导航
量子通信技术在航空航天领域的潜在用途
量子通信技术在航空航天领域的潜在用途引言航空航天领域一直以来都是科技创新的前沿领域，其对通信技术的要求也日益增加。
传统通信技术已经难以满足现代航空航天领域的需求，因此，科学家们将目光投向了量子通信技术。
量子通信技术广泛应用于加密安全和通信范围扩展等领域，其在航空航天领域中具有潜在的用途和巨大的发展前景。
本文将探讨量子通信技术在航空航天领域的潜在用途，并讨论其可能带来的益处。
量子通信技术简介量子通信技术利用了量子力学中粒子之间的量子纠缠和量子隐形传态的特性，可以实现高度安全的通信。
与传统通信技术相比，量子通信技术通过量子比特（qubits）的方式传输和存储信息，具有更高的安全性和更大的信息存储容量。
潜在用途一：量子密钥分发系统在航空航天领域，保护通信的安全性至关重要。
传统的密钥分发系统存在着被破解的风险，而量子密钥分发系统可以提供更高的安全性。
量子密钥分发系统基于量子纠缠，使得即使存在黑客的干扰也能够及时发现。
这种系统可以保证密钥的秘密性，防止信息被窃取或篡改。
在航空航天领域，量子密钥分发系统可以用于保护联网设备和信息传输的安全，确保高度机密的任务和数据不被非法获取。
潜在用途二：无限遥感通信航空航天领域需要将遥感数据及时地传输回地面，以便进行分析和处理。
然而，传统通信技术的带宽和传输速度有限，无法满足遥感数据的实时传输需求。
量子通信技术可以利用量子纠缠和量子隐形传态的特性，实现超远距离的无线通信。
通过利用量子态的瞬时传输，可以大幅提高数据传输率和传输距离，实现遥感数据的高效传输，对于航空航天领域的监测、探索和分析至关重要。
潜在用途三：地基与卫星通信在航空航天领域，地基与卫星之间的通信一直是一个巨大的挑战。
传统的地基与卫星通信存在着信号弱化、延迟高等问题，这些问题限制了数据传输的效率和可靠性。
借助量子通信技术，可以实现卫星之间的安全、高效的通信。
量子通信技术的瞬时传输和纠缠特性可以大大减少信号衰减和延迟，提高地基与卫星之间的通信质量和速度，极大地推动了航空航天领域的发展。
卫星导航概述ppt课件
地形辅助导航系统（TANS）
有源和无源无线电导航系统
电子测距系统
伏尔（VOR）
罗兰-C
•罗兰-C 是由美国的海岸警卫队在 50 年代末研制成功的。 •导航方式跟罗兰-A 基本相同，但作用距离可以达到 1000
海里，可以用作远程导航系统。
•目前，北大西洋、北太平洋、地中海、中国沿海、美国本土
北宋 （AD.960-1127）
北宋 （AD.960-1127）
航海过程
在 James Cook（1728－1779）以前，船的安全 行驶依靠原始的导航技术，这些技术能够粗略的给 出船的位置。
在航海的过程中，船员们需要知道两条信息： 他们在地球上的经度和纬度的位置坐标，以及精确 的将坐标值映射到地图上。
惯性导航系统（INS）
惯性导航系统的结构图
捷联惯性导航单元结构图
惯性导航系统（INS）
环行激光陀螺仪
MEMS-INS
CNS-天球导航系统
CNS-天球导航系统
地形辅助导航系统（TANS）
78 76 74 72 70 68 66 64 62 60 58 56 54 52 50 48 46 44
导航历史
早在公元前3500年前，人类就有历史记载用大船装在货物
进行商业贸易的历史。这标志了人类导航艺术的诞生。 早期的
导航家都是在靠近海岸线用肉眼观察陆地标记或者大地特性来
辨别方向的。他们通常白天行驶，晚上找个平静的港口抛锚。
他们没有航海图，但他们列出了所需的方向，类似于今天的巡
航向导.
.
导航历史
和苏联（现在的俄罗斯）总共建设了 60 多个台站。
•1975 年，罗兰-C 被美国宣布为标准航海导航系统。
卫星导航定位系统工作原理
我们看到在上一节中看到至少要利用3颗卫星才能计算出位置。
数学上的创意：
全球卫星导航系统GNSS的技术
全球卫星导航系统GNSS的技术随着现代科技的迅速发展，全球卫星导航系统（GNSS）已经成为我们日常生活中不可缺少的一部分，但是有多少人真正了解有关GNSS的技术呢？本文将探讨GNSS的技术背景、现状和未来发展方向。
一、技术背景GNSS技术完全革新了人们的定位和导航方式。
在1983年，美国建立了GPS（Global Positioning System），通过一组24颗人造卫星来提供全球性的定位服务，GNSS因此得以发展。
后来，欧洲、俄罗斯、印度和中国也建立了自己的GNSS系统。
GNSS系统是由卫星和地面控制站组成的。
卫星位于地球轨道上，每颗卫星都用时钟来标识其位置信息。
地面控制站对卫星进行控制以及监视卫星的运行状态。
用户可以通过GNSS接收器，接收卫星发出的信号，以确定自己的位置信息。
目前商用GNSS接收器在球形覆盖之内大都有高度可靠的定位精度。
二、技术现状GNSS技术在多个领域应用广泛，如航空航天、交通运输、农业、测绘、导航和定位等。
航空公司使用GNSS系统来确保航班准时且路径安全；农民用GNSS技术来测量土壤水分和肥力，以调整农业生产和减少浪费。
在高速公路上，汽车导航和交通管理系统都可以通过GNSS技术进行协调，以实现更高效率的交通流动。
此外，GNSS技术也可以用于地震灾害等自然灾害的研究。
GNSS的技术现状还有一些问题。
首先，室内场景限制了GNSS定位的精度。
室内信号接收困难，导致定位精度受到影响，所以室内区域需要更多的信号基站或者其他先进的技术来弥补。
此外，降低造价也是GNSS技术需要解决的问题。
现在，GNSS技术涉及到昂贵的硬件、软件和维护成本，发展新技术和改进现有系统以在更广泛的范围内使用是必要的。
三、技术发展方向未来GNSS技术的发展趋势是多样化和精细化。
对于多样化，这意味着GNSS系统将被用于支持更多的应用场景，例如：野外作业、室内导航、智能制造等；对于精细化，这意味着GNSS定位精度将逐渐提高，并且确保GNSS在高速移动、室内、垂直方向等区域内具有较高的定位精度。
高精度GPS测量
高精度GPS测量
高精度GPS测量
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Contents Page
1. GPS测量原理与技术概述 2. 高精度GPS测量设备与方法 3. 数据处理与误差分析 4. 高精度GPS在地壳监测中的应用 5. 在航空航天领域的应用 6. 在智能交通系统中的应用 7. 高精度GPS的挑战与未来发展 8. 实例分析与讨论
高精度GPS测量
在智能交通系统中的应用
▪ 高精度GPS在智能停车系统中的应用
1.高精度GPS可以帮助车主更准确地找到停车位，减少寻找车 位的时间和成本。 2.通过实时监测车位的使用情况，可以优化停车场的运营管理 ，提高车位利用率。
▪ 高精度GPS在智能交通监控系统中的应 用
数据处理与误差分析
▪ 数据处理软件与应用
1.专业软件介绍：介绍常用高精度GPS数据处理软件及其特点。 2.数据处理实例：结合实际案例，演示数据处理过程及结果分析。 3.应用领域拓展：探讨高精度GPS测量在各个领域中的应用及其发展趋势。
▪ 未来发展与前沿技术
1.新一代卫星导航系统：介绍新一代卫星导航系统的特点与发展趋势。 2.人工智能在数据处理中的应用：探讨人工智能在高精度GPS数据处理中的潜在应 用。 3.量子技术在高精度测量中的前景：简要介绍量子技术在高精度GPS测量中的前景 与挑战。
▪ 高精度GPS在矿产资源勘查中的应用
1.高精度GPS可以帮助矿产资源勘查人员精确定位矿产资源的位置和范围，提高勘 查效率。 2.通过高精度GPS测量，可以获取矿产资源周围的地质信息，为矿产资源的评价和 开发利用提供依据。 3.高精度GPS技术与其他地球物理勘探手段相结合，可以提高矿产资源勘查的准确 性和成功率。
导航工程在航空航天中的应用
导航工程在航空航天中的应用在当今科技飞速发展的时代，航空航天领域取得了令人瞩目的成就，而导航工程在其中发挥着至关重要的作用。
导航工程就如同航空航天领域的指南针，为飞行器的安全、高效飞行提供了精确的指引。
航空航天中的导航，简单来说，就是要确定飞行器在空间中的位置、速度和姿态。
这可不是一件容易的事情，因为飞行器在飞行过程中会面临各种各样复杂的环境和情况。
想象一下，一架飞机在万米高空飞行，或者一颗卫星在浩瀚的宇宙中运行，如果没有准确可靠的导航系统，它们就像迷失在茫茫大海中的船只，无法到达预定的目的地。
在航空领域，导航工程的应用范围广泛。
飞机在起飞、巡航和降落的过程中，都需要依靠导航系统来确定自己的位置和航向。
早期的航空导航主要依赖地面导航设施，比如无线电导航台、地标等。
飞行员通过接收来自地面导航台的信号，结合地图和地标进行定位和导航。
但这种方式存在很多局限性，比如信号覆盖范围有限、容易受到天气和地形的影响等。
随着技术的不断进步，卫星导航系统逐渐成为航空导航的重要手段。
全球定位系统（GPS）就是其中最具代表性的例子。
GPS 通过一组卫星向地面发送信号，飞机上的接收设备可以接收这些信号，并计算出飞机的精确位置、速度和时间等信息。
这大大提高了航空导航的精度和可靠性，使得飞机能够更加准确地按照预定航线飞行，同时也提高了飞行的安全性。
除了卫星导航，惯性导航系统也是航空领域常用的导航方式之一。
惯性导航系统利用陀螺仪和加速度计来测量飞行器的角速度和加速度，通过积分运算得出飞行器的位置、速度和姿态等信息。
惯性导航系统具有自主性强、不受外界干扰等优点，但也存在误差积累的问题。
为了提高导航精度，通常会将惯性导航系统与其他导航方式组合使用，形成组合导航系统。
在航天领域，导航工程面临着更加严峻的挑战。
由于太空环境的特殊性，传统的地面导航设施无法使用，卫星导航系统的信号也可能会受到干扰或遮挡。
因此，航天飞行器需要更加先进和可靠的导航技术。
星际间相对运动测速技术
星际间相对运动测速技术随着科技的进步，人类对于星际空间的探索也变得越来越广泛。
在星际旅行中，准确测速是非常重要的。
本文将探讨星际间相对运动测速技术的原理、应用以及发展趋势。
一、原理在星际空间中，星际舰船与目标天体之间的相对运动是复杂而多样的，准确测速需要依靠可靠的技术。
目前主要采用的星际间相对运动测速技术有激光测距法、多普勒测速法以及星际导航系统。
1. 激光测距法：激光测距法利用激光器发射出的激光束照射到目标上，然后通过接收器接收反射回来的激光束。
根据光的传播速度以及激光束的发射与接收时间差，可以计算出目标与星际舰船之间的距离变化，从而推算出目标的相对运动速度。
2. 多普勒测速法：多普勒测速法利用多普勒效应来测量星际舰船与目标之间的相对速度。
当星际舰船靠近目标时，激光束反射回来的频率会增加；当星际舰船远离目标时，激光束反射回来的频率会减小。
通过测量频率的变化，可以计算出目标的相对运动速度。
3. 星际导航系统：星际导航系统是一种基于卫星导航技术的相对运动测速方法。
该系统通过卫星定位系统以及星际航标的配合，实现对星际舰船与目标之间的相对位置和速度的测量。
这种方法准确度较高，但需要使用特定的设备进行导航。
二、应用星际间相对运动测速技术在星际航行中具有广泛的应用。
以下是其中几个重要的应用领域：1. 星际导航：星际导航是星际航行中的核心技术。
通过准确测速，星际舰船可以更好地控制航向和航速，确保航行路径的安全与稳定。
2. 空间站对接：星际空间站的对接需要精确的相对运动测速技术。
准确测速可以帮助太空人控制飞船与空间站之间的相对速度，实现安全的对接。
3. 空间远征任务：在进行星际探索和拓展的远征任务中，准确测速对于飞船与目标星球的接近与远离非常重要。
测速技术可以帮助飞船精确地定位目标，保证任务的圆满完成。
三、发展趋势随着星际探索的深入，星际间相对运动测速技术也在不断发展。
以下是一些可能的技术和方法的发展趋势：1. 量子测速技术：量子测速技术是一种利用量子特性进行测速的方法。
导航系统中的定位与航迹跟踪算法设计
导航系统中的定位与航迹跟踪算法设计导航系统是现代社会中不可或缺的一部分，它能够帮助人们确定位置、规划路径以及跟踪航迹。
导航系统的准确性和可靠性对于用户来说至关重要。
因此，设计高效的定位与航迹跟踪算法对于导航系统的性能至关重要。
本文将探讨导航系统中的定位与航迹跟踪算法设计及其相关技术。
首先，我们来讨论定位算法的设计。
导航系统的定位算法的目标是确定用户的当前位置。
常见的定位算法包括全球定位系统（GPS）、惯性导航系统（INS）和无线信号定位等。
GPS是一种以空间为基础的定位系统，通过接收卫星发射的信号来确定位置。
INS则是基于惯性测量单元（IMU）的定位系统，可以估计三维姿态和速度。
无线信号定位则利用接收到的无线信号来推断位置。
这些算法有各自的特点和适用范围，我们在设计导航系统时可以根据实际需求选择合适的算法。
其次，我们来探讨航迹跟踪算法的设计。
航迹跟踪算法的目标是根据用户的目标位置和当前位置，规划一条最佳路径并跟踪这条路径。
常用的航迹跟踪算法包括最短路径算法、最佳路径算法和自适应路径算法等。
最短路径算法通过计算各个路径之间的距离，选择最短路径来实现跟踪目标。
最佳路径算法则考虑到了其他因素，如道路条件、交通状况等，选择最优路径。
自适应路径算法则根据实时的交通信息和用户的需求，动态地调整路径。
在导航系统的设计中，我们还可以利用其他相关技术来提高定位和航迹跟踪的准确性和可靠性。
其中一个重要的技术是传感器融合。
传感器融合是指将多个不同类型的传感器的信息集成在一起，以获得更准确的定位和航迹跟踪结果。
常用的传感器包括加速度计、陀螺仪、磁力计等。
通过融合这些传感器的数据，我们可以得到更加稳定和可靠的定位和航迹跟踪结果。
此外，机器学习和深度学习也可以应用于导航系统的算法设计中。
机器学习和深度学习技术可以通过对大量的历史数据的学习和分析，提取出与位置和航迹跟踪相关的规律和特征。
然后，我们可以利用这些规律和特征来预测用户的位置和规划最佳路径。
量子通信技术在智慧国防与军事作战中的应用案例
量子通信技术在智慧国防与军事作战中的应用案例量子通信技术作为一种新兴的通信技术，具有高度安全性和传输速度快的特点。
在智慧国防与军事作战中的应用方面，量子通信技术发挥了重要的作用，不仅提供了高度保密的通信手段，还在作战指挥、情报搜集、导航定位等方面带来了革命性的变化。
本文将以几个典型的案例来介绍量子通信技术在智慧国防与军事作战中的应用。
首先，量子通信技术在军事通信领域的应用是其最重要的应用之一。
传统的通信方式容易受到窃听、干扰和信息泄露的威胁，而量子通信技术通过量子态的特殊性质，可以实现信息的高度加密和保密传输。
例如，中国在2016年成功实现了北京到维也纳的量子密钥分发远程通信，在千公里的距离内实现了绝对安全的密钥传输，为军队内部的指挥和通信提供了高度保密的保障。
其次，量子通信技术在军事导航与定位领域也有重要应用。
定位和导航是军事作战中至关重要的因素，而传统的卫星导航系统容易受到恶劣天气和电磁干扰的影响。
量子通信技术通过利用量子纠缠原理，可以实现高精度的导航定位，避免了信号被干扰和屏蔽的问题。
例如，美国军方正在研究利用量子通信技术来提高导航精度，使得军事导航系统在恶劣环境下仍能保持高精度。
此外，量子通信技术还在军事情报搜集和处理方面发挥着重要作用。
在情报搜集方面，量子通信的高度安全性保证了情报的保密性，而量子传感器的敏感度也可以用于侦测敌方的无线电信号等。
在情报处理方面，量子计算机的强大计算能力可以用于解密和解码等复杂的情报分析，提供了有力的手段来支持战略决策。
例如，以色列将量子计算技术应用于情报处理中，极大地提高了情报分析的效率和准确性。
最后，在军事卫星通信和无人系统控制方面，量子通信技术也发挥着重要作用。
传统的卫星通信系统容易受到干扰和攻击，而量子通信技术提供了一种高度安全的通信方式。
此外，量子通信技术的高速传输能力可以支持无人系统的实时控制与通信，提高作战的效率和精确性。
例如，中国在量子科学实验卫星中实现了基于量子通信的卫星激光通信，使得卫星通信具备高度安全性和高速率的特点。
北斗卫星导航系统的定位与导航技术研究
北斗卫星导航系统的定位与导航技术研究摘要：本文将对北斗卫星导航系统的定位与导航技术进行研究。
首先介绍北斗卫星导航系统的概况，包括北斗系统的发展历程和目前的应用状况。
随后，通过对北斗卫星导航系统的定位与导航技术进行深入分析，包括定位原理、导航信号、时空参考系统和导航精度等方面，来探讨北斗系统的核心技术。
最后，对北斗卫星导航系统未来的发展进行展望，并提出一些建议。
1. 引言北斗卫星导航系统，是中国自主研发的全球卫星导航系统，其在无线电导航、定位和授时等方面提供服务。
本系统以高精度、高可靠性和全天候导航定位为目标，具有重要的国防、民用和商业价值。
为了更好地理解北斗卫星导航系统的定位与导航技术，本文将对其进行研究。
2. 北斗卫星导航系统概况2.1 发展历程北斗卫星导航系统的发展起源于上世纪80年代，经过多年的努力，于2018年建成了全球基准导航网络。
北斗系统采用三步走战略，即建立三个代表民用、军用和全球的导航系统。
目前，北斗卫星导航系统已经进入全球服务阶段。
2.2 应用状况北斗卫星导航系统广泛应用于交通运输、农林渔业、测绘勘探、应急救援、大地测量和天文测量等领域。
特别是在交通运输方面，北斗系统为车辆导航、轨道交通和航空航天等提供了精确的定位和导航服务。
3. 北斗系统的定位与导航技术3.1 定位原理北斗系统的定位原理通过多颗卫星的信号进行测量，利用三角测量原理确定接收机的位置坐标。
通常，使用至少四颗卫星信号进行定位计算，通过计算时间延迟和信号传播的速度差来计算接收机的坐标。
3.2 导航信号北斗系统的导航信号包括精密定位信号和广播导航信号两种类型。
精密定位信号主要用于高精度的定位和导航应用，而广播导航信号则是面向大众用户提供的基础定位和导航服务。
3.3 时空参考系统北斗系统采用双模式运行，即民用和军用双模式。
民用模式采用空间和控制段的双模式运行，以提供广泛的定位和导航服务；军用模式则采用时空参考系统，以满足军事领域对高精度、高可靠性和抗干扰能力的要求。
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星基量子定位导航系统的测距、定位与导航
摘要：全球定位系统（GPS）是通过测量用户接收机接收到卫星星历信号的传播
时间，计算出卫星与用户之间的距离。
由于卫星与用户之间的时钟无法完全同步，存在钟差，用户利用该方法需获取到4颗卫星与自身的距离，再根据距离与坐标
的关系，联立方程组，解算出用户的空间坐标，实现对用户的定位。
量子定位导
航系统（QPS）是在GPS的基础上，利用具有量子纠缠特性的纠缠光取代了电磁波，通过测量相互关联的两束纠缠光的到达时间差（TDOA），再根据获取的TDOA解算出卫星与用户的距离以及用户的空间坐标。
另外，纠缠光的纠缠度、
带宽、光谱、功率以及脉冲中光子数都会影响QPS的精度，光子数越多，QPS的
定位精度越高。
文章主要针对星基量子定位导航系统的测距、定位与导航方面进
行分析，希望能够给相关人提供重要的参考价值。
关键词：量子定位导航系统；星地光链路；量子纠缠光；到达时间差；符合
测量
引言：
文章主要针对星基QPS的测距、定位与导航进行了系统地研究，所做研究是
研究组经过3年全面研究的一个系统的集成，包括：星地光链路的建立，定位导
航系统的测距与定位过程，纠缠光TDOA的获取。
所做研究为基于TDOA的量子
测距、定位与导航的实现奠定了基础。
1.星地光链路的建立
星基QPS的测距与定位过程可以分成2个部分：星地光链路的建立，以及利
用量子纠缠光动态通信进行的导航定位。
星地光链路的建立是为量子纠缠光信号
在卫星与用户之间传播提供精准的光链路，包括信标光发射、捕获、跟踪和瞄准
4个过程，这4个子过程都是通过捕获、跟踪及瞄准（ATP）系统实现。
基于量子纠缠光的测距、定位与导航是根据建立好的星地光链路，采用量子纠缠光动态通
信进行测距、定位和导航，其工作过程分为量子纠缠光的发射与接收、纠缠光TDOA的获取，以及基于TDOA的量子测距、定位与导航3个部分。
星地光链路
的建立过程如图1所示，其中，上半部分为卫星端ATP系统，下半部分为地面端ATP系统，图中绿色实线及区域代表信标光光束，蓝色虚线代表电信号。
ATP系
统由信标光模块、粗跟踪模块、精跟踪模块以及超前瞄准模块四部分构成。
其中，粗跟踪模块由光学天线、二维转台、粗跟踪探测器以及粗跟踪控制器组成；精跟
踪模块由快速反射镜（FSM）、精跟踪探测器和精跟踪控制器组成。
卫星端与地面端通过各自的信标光发射器相互发射信标光，利用ATP系统对
对方发射的信标光实施捕获、跟踪和瞄准，建立起双向瞄准的星地光链路。
其具
体建立的过程为：首先，地面端作为信标光的发射方，卫星端作为捕获方。
地面
端根据卫星的轨道信息，计算出卫星经过地面端所在位置上空的轨道及其时间段，随后转动粗跟踪模块中的二维转台，使其视轴指向此时经过地面端上空卫星的不
确定区域，随后令信标光发射器发射一束波长为800~900nm，散角较宽的信标光
1a，覆盖卫星端所在区域；卫星端同样依据星历表或GPS计算用户的大致位置，
通过二维转台调整光学天线的方位角和俯仰角，将粗跟踪探测器的视轴指向用户。
随后卫星端光学天线将对用户所在的不确定区域进行扫描，并启动粗跟踪控制器
调整信标光的扫描模式，通过扫描，地面端发射的上行信标光1a进入了卫星端
粗跟踪探测器视场，完成捕获过程。
之后卫星端转入粗跟踪阶段，实现大范围跟
踪信标光。
粗跟踪探测器探测上行信标光光轴的变化，主要是通过处理入射信标
光光束在探测阵面上的光斑位置表征地面端方向。
然后粗跟踪控制器根据光轴变
化量即光斑数据采用控制算法计算控制量，驱动二维转台电机，完成对光学天线
指向的调整，将上行信标光引入精跟踪模块视场中，随后进入精跟踪阶段。
FSM
先对经由光学天线输出并经过准直透镜处理的上行信标光3a进行反射，通过精
跟踪探测器的镜头后进入精跟踪探测器，并在探测器上形成光斑。
精跟踪探测器
将光斑信号转换成在探测器上分布的电流信号，经由模数转换形成数字的光斑能
量信号。
然后对分布的光斑能量信号进行采集，计算获取精跟踪角度误差，并将
误差信号S3a传递给精跟踪控制器。
精跟踪控制器经过一定的控制算法计算输出
控制信号S4a，控制FSM偏转一定角度，使上行信标光能够精确对准精跟踪探测
器中心，从而实现精跟踪过程，达到入射光轴与主光学天线光轴精确对准。
系统
的粗跟踪精度ΔθF=±0.5mrad，精跟踪精度ΔθC=±2μrad。
当卫星端发射下行信标
光后，地面端也先后工作在与上行信标光类似的捕获、跟踪和瞄准过程，此时，
卫星端与地面端均处在跟踪状态。
当星地两端完成双向跟踪，就实现了星地光链
路的建立与维持，可以进行下一步的量子纠缠光的发射与接收。
2.纠缠光TDOA的获取
2.1量子纠缠光子对的发射与接收
卫星端和地面端的ATP系统利用信标光建立星地光链路，卫星端开始进行量
子纠缠光的发射与接收。
发射过程为：纠缠光子对发生器产生相互关联的信号光
与闲置光，其中，信号光入射至超前瞄准反射镜，超前瞄准模块通过计算星地端
相对运动产生的瞬时角度偏差，驱动超前瞄准反射镜调整一个角度，从而实现对
信号光角度偏差的补偿；随后信号光进入精跟踪模块的FSM，利用FSM反射至粗
跟踪模块的反射镜中，再反射至光学天线；光学天线将信号光7发射至地面端的
角锥反射器中，从而完成量子纠缠光的精确发射。
接收过程为：纠缠光子对中的
信号光经由地面角锥反射器，原路径返回卫星端ATP系统，先从光学天线进入粗
跟踪模块反射镜反射至精跟踪模块的FSM上，入射至单光子探测器1；闲置光在
纠缠光子对发生器发出后，经反射镜反射后直接进入单光子探测器2中被接收。
2.2纠缠光TDOA的计算
纠缠光TDOA的计算过程是在图2中的数据处理单元中完成。
纠缠光子对发
生器产生的纠缠光子对同时产生一组信号光子和闲置光子，其中，闲置光直接发
射向单光子探测器2；而信号光通过星地光链路发射向地面，地面再反射回卫星，由单光子探测器1接收[1]。
信号光子经过了2次卫星与地面之间的距离，它到达
探测器1的时间与闲置光到达探测器2的时间之间存在的时间差，称为TDOAΔt。
通过对所获的纠缠光子对信号数据的处理来获得这个TDOA，并将其与光速相乘
得到信号光与闲置光传播的光程差，计算出卫星与地面用户的距离。
为了获得这
个TDOA，需要首先利用数据采集模块采集2个单光子探测器输出的脉冲信号S1，生成两路具有时间戳标记的时间序列数据S2，闲置光时间序列CH2以及含有与其存在TDOAΔt的信号光时间序列CH1，并对所获得的时间序列CH2和CH1进行符
合测量，通过数据拟合得到所需要的TDOAΔt的值。
符合计算软件实现的思想为：通过对获得的两路时间序列中的CH2给定不同的延时，对所获得的两路时间序列
的CH1与每个给定延时下的CH2分别进行符合计数，得到一系列的符合计数值。
当给定CH2的延时与TDOA相等时，CH1与CH2上的所有脉冲点都能完成符合计数，此时符合计数值达到最大。
由于纠缠光的二阶关联函数符合计数值与时延之
间的关系，所以它的最大值所对应的延时就是纠缠光的TDOAΔt。
根据给定的不
同的时延所获得的相应的符合计数值，可以作出一条由给定的不同延时下的符合
计数值组成的离散点曲线[2]。
因为关心的是获得最大符合计数值下的时延，而最大符合计数值的多少不重要，所以通过对所获得的符合计数值进行归一化处理，将符合计算得到的符合计数值的最大值归一化为1，与实际得到的符合计数值得多少无关。
结论：
简而言之，基于量子定位导航系统原理，设计并分析了基于3颗卫星的星基量子定位导航系统的测距与定位过程，并对量子定位导航系统中的每个过程的实现进行了详细的阐述。
参考文献：
[1]王盟盟，权润爱，侯飞雁，等.长光纤HOM干涉平衡的稳定控制[J].卫星导航，2018，1（3）：41-45.
[2]朱俊.量子关联定位关键技术的研究[D].上海：上海交通大学，2019.。