[發(fā)明專利]一種基于單元單光子探測器的三維成像激光雷達(dá)和方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010573801.2
• 申請(qǐng)日: 2020-06-22
• 公開（公告）號(hào): CN111736168A
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃凱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川科魚光電科技有限公司
• 主分類號(hào): G01S17/89
• 分類號(hào): G01S17/89;G01S7/4865
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)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(dá)，其特征在于，包括：激光器、主波探測器、光學(xué)發(fā)射系統(tǒng)、光學(xué)接收系統(tǒng)、光纖陣列單光子探測器和處理器；

所述激光器用于發(fā)射脈沖激光；

所述主波探測器用于根據(jù)探測到的一部分所述脈沖激光，來記錄所述脈沖激光的發(fā)射時(shí)間；

所述光學(xué)發(fā)射系統(tǒng)用于將另一部分所述脈沖激光照射到目標(biāo)物體上；

所述光學(xué)接收系統(tǒng)用于接收所述目標(biāo)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(jù)分時(shí)探測所述目標(biāo)物體反射的所述脈沖激光，獲得像元坐標(biāo)和像元回波的接收時(shí)刻；

所述處理器用于根據(jù)所述發(fā)射時(shí)間、所述像元坐標(biāo)和接收時(shí)刻，確定距離矩陣，從而獲得所述目標(biāo)物體的三維圖像。

2.根據(jù)權(quán)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(dá)，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(gè)單元單光子探測器組成；

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

3.根據(jù)權(quán)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(dá)，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(fā)射時(shí)間，T(2)(i，j)表示像元回波的接收時(shí)刻，L(i，j)表示對(duì)應(yīng)像元(i，j)的距離，即距離矩陣，i，j為像元的坐標(biāo)值，c為光速。

4.根據(jù)權(quán)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(dá)，其特征在于，所述光纖陣列還用于當(dāng)連續(xù)兩個(gè)脈沖進(jìn)入所述光纖陣列單光子探測器不同的光纖，通過光纖時(shí)延將所述兩個(gè)脈沖的分開時(shí)間大于死時(shí)間。

5.根據(jù)權(quán)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(dá)，其特征在于，所述光纖陣列為：N*N型排布的光纖陣列、環(huán)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(fā)射脈沖激光；

主波探測器根據(jù)探測到的一部分所述脈沖激光，來記錄所述脈沖激光的發(fā)射時(shí)間；

光學(xué)發(fā)射系統(tǒng)將另一部分所述脈沖激光照射到目標(biāo)物體上；

光學(xué)接收系統(tǒng)接收所述目標(biāo)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(shí)探測所述目標(biāo)物體反射的所述脈沖激光，獲得目標(biāo)物體的像元坐標(biāo)和像元回波的接收時(shí)刻；

處理器根據(jù)所述發(fā)射時(shí)間、所述像元坐標(biāo)和接收時(shí)刻，確定距離矩陣，從而獲得所述目標(biāo)物體的三維圖像。

7.根據(jù)權(quán)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(gè)單元單光子探測器組成；

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

8.根據(jù)權(quán)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(fā)射時(shí)間，T(2)(i，j)表示像元回波的接收時(shí)刻，L(i，j)表示對(duì)應(yīng)像元(i，j)的距離，即距離矩陣，i，j為像元的坐標(biāo)值，c為光速。

9.根據(jù)權(quán)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(dāng)連續(xù)兩個(gè)脈沖進(jìn)入所述光纖陣列單光子探測器不同的光纖，通過光纖時(shí)延將所述兩個(gè)脈沖的分開時(shí)間大于死時(shí)間。

10.根據(jù)權(quán)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(huán)型排布的光纖陣列或線性排布的光纖陣列。