胡建勇/肖连团课题组Light | 10公里被动式无人机单光子特征成像

主要观点总结

山西大学胡建勇/肖连团课题组提出了一种新体制单光子成像技术，利用量子压缩感知测量体系实现对无人机旋翼高频动态特征的直接捕获，成像距离达10公里。该技术解决了传统光子计数技术无法捕捉目标物体高频动态特征的问题。该成果以“10-km passive drone detection using broadband quantum compressed sensing imaging”为题发表于Light: Science & Applications期刊。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

随着无人机数量的激增和飞行活动的日益频繁，无人机探测技术的研究显得尤为重要。传统成像技术受限于成像灵敏度不足以及背景噪声干扰等问题，难以满足远距离无人机探测的实际需求。单光子成像技术因其能够显著提升成像灵敏度并有效拓展成像距离而备受关注。

关键观点2: 研究创新点

课题组提出的基于量子压缩感知的被动单光子动态成像技术，利用光子辐射和探测的固有随机性构建感知矩阵，实现了基于离散、随机光子探测的频域稀疏信号重构，探测带宽高达2.05 GHz，相较于传统光子计数成像提升了6个量级。

关键观点3: 技术应用

课题组在外场环境下成功开展了对无人机远距离探测的研究，以标志性建筑三塔作为参照，在10公里距离内准确确定了无人机的位置。该研究还指出，由于背景噪声不具备动态特征，该方法展现出了优异的抗噪声性能。

关键观点4: 研究意义

该研究为点目标探测提供了新的目标识别维度，有望用于高速成像，如空气动力学实验中的发动机转速监测和工业检测中的非接触式振动成像，推进了单光子成像在现实场景中的实际应用。