[發明專利]一種基于單元單光子探測器的三維成像激光雷達和方法

在審

• 申請號: 202010573801.2
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111736168A
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 黃凱
• 申請（專利權）人: 四川科魚光電科技有限公司
• 主分類號: G01S17/89
• 分類號: G01S17/89;G01S7/4865
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 賴定珍

1.一種基于單元單光子探測器的三維成像激光雷達，其特征在于，包括：激光器、主波探測器、光學發射系統、光學接收系統、光纖陣列單光子探測器和處理器；

所述激光器用于發射脈沖激光；

所述主波探測器用于根據探測到的一部分所述脈沖激光，來記錄所述脈沖激光的發射時間；

所述光學發射系統用于將另一部分所述脈沖激光照射到目標物體上；

所述光學接收系統用于接收所述目標物體反射的所述脈沖激光，并傳送給光纖陣列單光子探測器；

所述光纖陣列單光子探測器用于根據分時探測所述目標物體反射的所述脈沖激光，獲得像元坐標和像元回波的接收時刻；

所述處理器用于根據所述發射時間、所述像元坐標和接收時刻，確定距離矩陣，從而獲得所述目標物體的三維圖像。

2.根據權利要求1所述的一種基于單元單光子探測器的三維成像激光雷達，其特征在于，所述光纖陣列單光子探測器由光纖陣列和一個單元單光子探測器組成；

所述光纖陣列的每一個像元的基準光纖和時延光纖合束為一根光纖與單光子探測器相連。

3.根據權利要求1或2所述的一種基于單元單光子探測器的三維成像激光雷達，其特征在于，所述距離矩陣包括：

L(i，j)＝[T(2)(i，j)-T1]×c/2，

其中，T1表示脈沖激光的發射時間，T(2)(i，j)表示像元回波的接收時刻，L(i，j)表示對應像元(i，j)的距離，即距離矩陣，i，j為像元的坐標值，c為光速。

4.根據權利要求1或2所述的一種基于單元單光子探測器的三維成像激光雷達，其特征在于，所述光纖陣列還用于當連續兩個脈沖進入所述光纖陣列單光子探測器不同的光纖，通過光纖時延將所述兩個脈沖的分開時間大于死時間。

5.根據權利要求4所述的一種基于單元單光子探測器的三維成像激光雷達，其特征在于，所述光纖陣列為：N*N型排布的光纖陣列、環型排布的光纖陣列或線性排布的光纖陣列。

6.一種基于單元單光子探測器的三維成像方法，其特征在于，包括：

激光器發射脈沖激光；

主波探測器根據探測到的一部分所述脈沖激光，來記錄所述脈沖激光的發射時間；

光學發射系統將另一部分所述脈沖激光照射到目標物體上；

光學接收系統接收所述目標物體反射的所述脈沖激光，并傳送給光纖陣列單光子探測器；

所述光纖陣列單光子探測器分時探測所述目標物體反射的所述脈沖激光，獲得目標物體的像元坐標和像元回波的接收時刻；

處理器根據所述發射時間、所述像元坐標和接收時刻，確定距離矩陣，從而獲得所述目標物體的三維圖像。

7.根據權利要求6所述的一種基于單元單光子探測器的三維成像方法，其特征在于，所述光纖陣列單光子探測器由光纖陣列和一個單元單光子探測器組成；

所述光纖陣列的每一個像元的基準光纖和時延光纖合束為一根光纖與單光子探測器相連。

8.根據權利要求6或7所述的一種基于單元單光子探測器的三維成像方法，其特征在于，所述距離矩陣包括：

L(i，j)＝[T(2)(i，j)-T1]×c/2，

其中，T1表示脈沖激光的發射時間，T(2)(i，j)表示像元回波的接收時刻，L(i，j)表示對應像元(i，j)的距離，即距離矩陣，i，j為像元的坐標值，c為光速。

9.根據權利要求6或7所述的一種基于單元單光子探測器的三維成像方法，其特征在于，還包括：用于當連續兩個脈沖進入所述光纖陣列單光子探測器不同的光纖，通過光纖時延將所述兩個脈沖的分開時間大于死時間。

10.根據權利要求9所述的一種基于單元單光子探測器的三維成像方法，其特征在于，所述光纖陣列為：N*N型排布的光纖陣列、環型排布的光纖陣列或線性排布的光纖陣列。