高重频光子计数激光雷达样机设计及测距试验

发布时间：2018-04-09 04:30

  本文选题：激光雷达　切入点：单光子探测　出处：《激光与红外》2017年07期

【摘要】：为了验证星载激光三维成像雷达技术,设计研制了一种基于高重频光子计数体制的分视场、无扫描的多通道激光雷达地面原理样机。系统采用两路高重频、微脉冲激光器输出,结合大光斑多元细分阵列光子探测方式实现多通道探测,并采取基于FPGA的时间相关符合计数信号处理技术,对单光子响应时刻进行时间间隔测量和时间相关统计,根据目标响应发生时机一致性和噪声响应的随机性提取目标距离信息。在外场试验中对水平距离大于10 km的楼宇目标进行了有效地测量,单通道的距离测量精度优于0.3 m,探测概率超过99%,并对比不同大气能见度下对测距的影响。该系统验证了星载激光雷达大光斑多元细分、光纤拼接焦面接收方案的可能性,并验证光子计数体制激光雷达测距精度及适应性。
[Abstract]:In order to verify the spaceborne laser 3D imaging radar technology, a multi-channel laser radar ground principle prototype based on high repetition frequency photon counting system is designed and developed.The system adopts two channels of high repetition frequency, micro-pulse laser output, combined with the photon detection mode of large spot multi-subdivision array to realize multi-channel detection, and adopts the time-dependent coincidence counting signal processing technology based on FPGA.Time interval measurement and time correlation statistics are carried out for single photon response time, and target distance information is extracted according to the randomness of target response timing consistency and noise response.In the field test, the building target whose horizontal distance is more than 10 km is effectively measured. The distance measurement accuracy of single channel is better than 0.3 m, the detection probability is more than 99m, and the influence of different atmospheric visibility on ranging is compared.The system verifies the possibility of multivariate subdivision of large spot and fiber-optic focal plane receiving scheme for spaceborne lidar, and verifies the accuracy and adaptability of laser radar ranging with photon counting system.
【作者单位】： 北京空间机电研究所激光工程技术研究室;华东师范大学光谱学与波谱学国家教育部重点实验室物理系;
【分类号】：TN958.98

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本文编号：1724874