基于单光子探测的多相伪随机序列快速生成及解码方法技术

本发明专利技术公开了一种基于单光子探测的多相伪随机序列快速生成及解码方法，该方法主要包括以下步骤：首先通过Mersenne Twister算法产生高质量的随机数，再根据产生的随机数与提前设定的阈值判断该位的值，从而获得调制位置；若该位为调制位置，则再根据预先设定的强度划分区间与产生的随机数联合确定该位的值，从而获得强度编码信息。当一个调制位置出现时，则需越过之后的若干位再重复上步骤，以保证激光器有充足的储能时间。将生成的伪随机序列与接收到的伪随机序列做相关，从而解算出目标距离。上述方法解决了单光子探测中的高速调制与激光器重复频率不匹配的问题，可以实现对任意码型的编码同时还具备自相关性好、噪声抑制能力强等优点。

Fast generation and decoding method of multiphase pseudo-random sequence based on single photon detection

The invention discloses a multi phase pseudo random sequence of single photon detection based on fast generating and decoding method, the method includes the following steps: firstly, through the random number Mersenne Twister algorithm to generate high quality, according to the random number and the threshold set in advance to judge the value of the bit, resulting in modulation of the position if this is a modulation of the position; then, according to the random number interval preset strength and the joint determination of the bit value, so as to obtain the intensity information encoding. When a modulation position occurs, a number of subsequent bits are needed to repeat the steps to ensure that the laser has sufficient energy storage time. The pseudo random sequence of the generated pseudo random sequence is related to the received pseudo random sequence, and the target distance is calculated. The above method solves the problem of mismatch between high speed modulation and repetition rate of laser in single photon detection, which can realize coding of arbitrary codes, and also has good self correlation and strong noise suppression ability.

【技术实现步骤摘要】
基于单光子探测的多相伪随机序列快速生成及解码方法
本专利技术属于激光雷达
，特别是涉及到极弱光探测领域，具体地说是一种基于单光子探测的多相伪随机序列快速生成及解码方法。
技术介绍
单光子探测可以在极低的能量(平均每个脉冲回波能量不足一个光子)条件下对远距离非合作目标探测，并获得高精度测距结果。极大的提升了激光雷达系统在有限资源下的性能，是激光雷达领域的前沿技术。为了快速获取目标信息，系统设计者往往采用高重频激光器，然而高重频在远距离测距时不能判别回波信号与发射信号的对应关系，即不满足单值测距要求；而满足单值测距要求下只能在一个很短的范围内测距，从而导致了距离模糊问题。伪随机编码序列是一种常见的增加系统探测带宽的方法，可以有效的解决光子计数技术要求的高重频所引起的距离模糊问题，通过伪随机编码对发射信号的调制，极大的扩大了单光子探测系统的测距距离，并具备了一定的抗噪能力，从而进一步提升了测距精度。张宇飞、贺岩等人在2016年发表的论文《Three-dimensionalimaginglidarsystembasedonhighspeedpseudorandommodulationa本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于单光子探测的多相伪随机序列快速生成及解码方法，其特征在于，包括以下步骤:步骤一：预设相关参数；包括序列生成算法参数与Mersenne Twister算法参数；其中序列生成算法参数包括编码长度、调制位置比例阈值、强度范围及对应的强度值、缓冲位数；步骤二：获得多相伪随机编码；2.1)、设置种子序列，根据Mersenne Twister算法生成随机数；2.2)、根据预设的调制位置比例阈值，判断该随机数在伪随机序列中对应的位置是否为调制位置，若为调制位置，则根据预设的强度范围确定该调制位的强度值，并将该调制位之后的缓冲位置的强度值设为零；若为非调制位置，则将其强度值设为零；调制位置及其后面的缓...

【技术特征摘要】
1.一种基于单光子探测的多相伪随机序列快速生成及解码方法，其特征在于，包括以下步骤:步骤一：预设相关参数；包括序列生成算法参数与MersenneTwister算法参数；其中序列生成算法参数包括编码长度、调制位置比例阈值、强度范围及对应的强度值、缓冲位数；步骤二：获得多相伪随机编码；2.1)、设置种子序列，根据MersenneTwister算法生成随机数；2.2)、根据预设的调制位置比例阈值，判断该随机数在伪随机序列中对应的位置是否为调制位置，若为调制位置，则根据预设的强度范围确定该调制位的强度值，并将该调制位之后的缓冲位置的强度值设为零；若为非调制位置，则将其强度值设为零；调制位置及其后面的缓冲位置对应的强度值构成部分编码；2.3)、重复步骤2.1)与步骤2.2)，直到达到设定编码长度完整的多相伪随机编码；步骤三：通过单光子探测装置获取发射编码与接收编码，所述发射编码即为步骤二获得的多相伪随机编码；再对发射编码与接收编码做相关，从而解算出目标距离。2.根据权利要求1所述的一种基于单光子探测的多相伪随机序列快速生成及解码方法，其特征在于，所述步骤2.1)具体为：2.11)、根据设定的序列生成算法参数与MersenneTwister算法参数以及种子序列初始化随机数序列；2.12)、通过重新组合新序列及将新序列与旋转矩阵相乘更新随机数序列；2.13)、通过将更新后的随机数序列移位、按位异或抽取最终输出的随机数。3.根据权利要求2所述的一种基于单光子探测的多相伪随机序列快速生成及解码方法，其特征在于：循环下式n-1次产生除种子序列外的其余n-1个码字，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝伟，陈松懋，苏秀琴，李哲，汪书潮，朱文华，张占鹏，夏爱利，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，中国科学院大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61