《计测技术》推荐文章|北航徐立军团队&航空工业计量所武腾飞团队:高通量高重频单光子激光雷达及其波形校正方法

计量测控 2025-10-15 11:39
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导读

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北京航空航天大学仪器光电学院徐立军团队联合航空工业计量所武腾飞团队,对高通量高重频单光子激光雷达及其波形校正方法展开了研究。该研究通过提高激光重频和信号通量的方式提高光子计数率从而提高探测速度,通过波形校正方法提高目标的测距精度。该研究方法具有低虚警率、远距离、快速探测和高精度特点,可为单光子激光雷达在目标三维成像、气体浓度遥感、气云成像等领域提高探测速度提供技术支撑。

高通量高重频单光子激光雷达及其波形校正方法

作者:吕林杰1, 2,李端1,米庆改2,杨扬2,张磊2,武腾飞2, 3,徐立军1

作者单位:1. 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院;2. 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所;3. 北京理工大学光电学院

  要:为了实现单光子激光雷达(Light Detection and RangingLiDAR)的快速高精度探测,设计了一种高通量高重频单光子LiDAR系统,并提出了一种适用于该系统的波形校正方法。该系统通过提高光子计数率,显著减少了单像素采集时间;同时,利用波形校正方法有效解决了在高通量高重频条件下,因单光子探测器死区时间导致的多周期耦合和波形畸变问题,从而有效提升了系统对目标信号强度和深度的反演精度。系统采用近红外波段自由运行单光子探测器(死区时间1 200 ns),激光重复频率为3 MHz,单像素采集时间为1 ms。仿真和实验结果表明:该方法的距离反演精度可达4.9 mm,信号通量反演精度为0.16个光子。在三维成像实验中,采用50 × 50的点对点扫描方式,成像平面拟合精度达到8 mm,能够实现近距离小型无人机(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)的高精度三维成像。为单光子LiDAR在目标探测和资源测绘等快速成像领域的应用提供了新的技术手段
关键词:激光雷达;单光子探测;三维成像;高通量;高重频;行走误差

作者简介

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吕林杰,博士研究生,主要研究方向为单光子激光雷达系统设计及其信号处理。

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李端,副教授,博士,主要研究方向为新体制激光雷达系统设计与回波处理。



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引用格式:吕林杰李端米庆改杨扬张磊武腾飞徐立军高通量高重频单光子激光雷达及其波形校正方法[J]. 计测技术, 2025, 45(3): 28-36.

CitationLYU L JLI DMI Q Get al. High⁃flux and high⁃repetition⁃rate single⁃photon LiDAR and its wave⁃form correction methodJ. Metrology & Measurement Technology2025453):28-36.


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作者:陈朝勇魏瑗瑗邢帅佟梓慷武腾飞 

关键词:相干多普勒探测测风激光雷达特征分析多手段融合校准方法不确定度分析

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作者:孙帅何林贵陈鹏鲍可刘伟涛 

关键词:成像系统;量子关联成像;量子光学;光学雷达

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作者:崔佳慧姜延欢张昱吴娅辉 

关键词:轮式机器人;扩展卡尔曼滤波;位姿;建图;仿真

编辑:李成成、刘宇轩

排版:马鹤伟

审核:韩冰

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