[發明專利]一種基于脈沖串技術的單光子測距系統及方法

有效

• 申請號: 202011337778.3
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112526536B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發明（設計）人: 黎偉;程勇;萬強;米朝偉;韋尚方;曹海源;初華;劉旭;劉云;田方濤
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍工程大學
• 主分類號: G01S17/10
• 分類號: G01S17/10
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所(普通合伙) 42001
• 代理人: 李鵬;王敏鋒

1.一種基于脈沖串技術的單光子測距系統，包括激光器(4)，其特征在于，激光器(4)輸出的激光脈沖串依次經過發射凹透鏡(2)和發射凸透鏡(1)后向目標發射，激光脈沖串的頻率為f，回波脈沖信號依次經過接收凸透鏡(10)、窄帶濾光片(9)后進入單光子探測器(8)轉換成回波脈沖電信號，回波脈沖電信號輸入到控制處理板(7)，

控制處理板(7)通過LD驅動源(5)與激光器(4)連接，

控制處理板(7)還通過調Q驅動源(6)與激光器(4)連接，

控制處理板(7)還與設置在激光器(4)的輸出窗口處的采樣光敏管(3)連接，在控制處理板(7)的時序控制下，LD驅動源(5)產生方波電流加載到激光器(4)的泵浦源上，激光器開始運行，在泵浦加載時間內控制處理板(7)控制調Q驅動源(6)產生高壓驅動激光器(4)的調Q晶體，從而產生相應的兩個激光脈沖串進行輸出，每個激光脈沖串的頻率均為f，每個激光脈沖串至少包括3個脈沖，其中一個激光脈沖串的能量低于另一個激光脈沖串的能量，低能量的激光脈沖串減小測距盲區距離，降低近距離測距探測器的損傷風險，高能量的激光脈沖串滿足遠距離目標測距需求。

2.一種基于脈沖串技術的單光子測距方法，利用權利要求1所述的一種基于脈沖串技術的單光子測距系統，其特征在于，

所述采樣光敏管(3)探測激光器(4)輸出窗口的散射光信號并作為激光測距啟動信號輸送到控制處理板(7)，控制處理板(7)記錄激光測距啟動信號對應的啟動時間；

控制處理板(7)將單光子探測器(8)輸出的回波脈沖電信號分別按N×f的采樣頻率和10N×f的采樣頻率進行采樣，獲得第一數字脈沖采樣數據和第二數字脈沖采樣數據，根據第一數字脈沖采樣數據獲得目標第一回波時刻，利用目標第一回波時刻和第二數字脈沖采樣數據獲得目標第一回波精確時刻，根據啟動時間和目標第一回波精確時刻計算目標的距離值。

3.根據權利要求2所述的一種基于脈沖串技術的單光子測距方法，其特征在于，根據第一數字脈沖采樣數據獲得目標第一回波時刻包括以下步驟：

第i次采樣的第一數字脈沖采樣數據的采樣數值的有無用SA[i]表示，i為第一數字脈沖采樣數據的采樣序號，i為自然數，如果第i次采樣的第一數字脈沖采樣數據有采樣數值，則SA[i]＝1，否則SA[i]＝0，

步驟1、i設定為1；

步驟2、判斷SA[i]是否為0，

步驟3、如果SA[i]＝0，則i更新為i+1，返回步驟2；如果SA[i]＝1，則進入步驟4；

步驟4、如果SA[i+N]為0，則i更新為i+1，更新SA[i]為0，返回步驟2；如果SA[i+N]為1，則進入步驟5；

步驟5、如果SA[i+2N]為0，則i更新為i+1，更新SA[i]和SA[i+N]為0，返回步驟2；如果SA[i+2N]為1，則認定SA[i]、SA[i+N]、SA[i+2N]對應的第一數字脈沖采樣數據為測距回波信號，S[i]對應的采樣時間為目標第一回波時刻，記目標第一回波時刻對應的采樣次數i的值為A。

4.根據權利要求3所述的一種基于脈沖串技術的單光子測距方法，其特征在于，利用目標第一回波時刻和第二數字脈沖采樣數據獲得目標第一回波精確時刻包括以下步驟：

第二數字脈沖采樣數據用第二集合SB[j]表示，j為第二數字脈沖采樣數據的采樣序號，j為自然數，SB[(A-1)×10]至SB[(A)×10]的第一個有采樣數值對應的采樣序號j記為B，根據采樣序號B獲得目標第一回波精確時刻。