The invention provides a method for improving the spatial resolution of APD array laser radar based on phased array scanning. The specific process is to determine the beam splitting ratio of the phase grating based on the hardware resolution of the APD array detector in the laser radar, and calculate the phase modulation matrix of the beam splitter and the phase modulation matrix of the beam deflection. After cascading, the modulation matrix needed to be loaded every time the scanning time gate is loaded; the optical path is adjusted to match the field of view of the corresponding pixels, and the modulation matrix needed by the grating is loaded on the phase grating in turn. The laser emission laser is modulated in the far field after the phase grating modulation, and the light beam and the beam deviation are realized in the far field. The point array scanning of far field is realized by multiple deflection. According to multiple dot matrix scanning, the target 3D point cloud data above the physical resolution of APD array can be obtained. The invention can enhance the spatial resolution of the APD array lidar.
【技术实现步骤摘要】
一种基于相控点阵扫描提高APD激光雷达空间分辨率的方法
本专利技术属于光电子学
,具体涉及一种基于相控点阵扫描提高APD(AvalanchePhotodiode,雪崩光电二极管)激光雷达空间分辨率的方法。
技术介绍
激光雷达三维成像具有作用距离远、精度高及不受光照影响等特点,目前已广泛应用于目标三维重建、特征识别及相对导航等,具有很高的军事和民用价值。激光雷达中探测器的性能对激光雷达成像性能有重要影响,基于APD阵列探测器的激光雷达得益于APD较高的量子效率及高增益下良好的信噪比,极大地降低了对发射激光器的功率要求;且APD阵列可以有效缩短单次成像中扫描时间,降低了对系统扫描模块的要求,高分辨率的APD阵列激光雷达甚至能做到无扫描成像,对实现激光雷达的小型化具有重要意义,目前已受到广泛关注,并应用于对地测绘、航天交会等。但是,受限于集成电路的工艺水平,APD阵列的像元数目普遍偏低。国内已公开发表的基于APD阵列探测器的激光雷达系统最高空间分辨率(下文简称分辨率)仅为8*8[APD阵列单脉冲三维成像激光雷达的发展与现状],较低的分辨率极大地限制了系统对目标三维成像能力,迫切需要在低分辨率APD阵列的硬件条件限制下提升系统最终成像分辨率的设计方法。目前,西安交通大学的孙剑等从接收光学系统的角度考虑,[基于APD阵列的三维激光成像系统及方法]提出了结合DMD与压缩感知算法提升低分辨率APD阵列成像分辨率的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服已有技术的缺陷,解决目前APD阵列激光雷达空间分辨率较低的问题,从发射光学系统的角度考虑提升低分辨率APD成像 ...
【技术保护点】
一种基于相控点阵扫描的提高APD阵列激光雷达空间分辨率的方法,其特征在于,具体过程为:一、根据激光雷达中APD阵列探测器硬件分辨率确定相位光栅实现的分束比,即当APD阵列探测器分辨率为n×n时,相位光栅应当将入射激光分为n×n束;二、计算光束分束的相位调制矩阵和光束偏转的相位调制矩阵,将其级联后得到每次扫描时光栅需要加载的调制矩阵;三、调整光路实现各个子光束与对应的各个像元的视场匹配;四、将光栅需要加载的调制矩阵依次加载在相位光栅上,激光器发射激光经过相位光栅调制后在远场实现点阵照明及光束偏转,通过多次偏转实现远场的点阵扫描;五、根据多次点阵扫描得到的多个点阵,按照每次偏转角度插值存放,即可得到高于APD阵列物理分辨率的目标三维点云数据。
【技术特征摘要】
1.一种基于相控点阵扫描的提高APD阵列激光雷达空间分辨率的方法,其特征在于,具体过程为:一、根据激光雷达中APD阵列探测器硬件分辨率确定相位光栅实现的分束比,即当APD阵列探测器分辨率为n×n时,相位光栅应当将入射激光分为n×n束;二、计算光束分束的相位调制矩阵和光束偏转的相位调制矩阵,将其级联后得到每次扫描时光栅需要加载的调制矩阵;三、调整光路实现各个子光束与对应的各个像元的视场匹配;四、将光栅需要加载的调制矩阵依次加载在相位光栅上,激光器发射激光经过相位光栅调制后在远场实现点阵照明及光束偏转,通过多次偏转实现远场的点阵扫描;五、根据多次点阵扫描得到的多个点阵,按照每次偏转角度插值存放,即可得到高于APD阵列物理分辨率的目标三维点云数据。2.根据权利要求1所述基于相控点阵扫描的提高APD阵列...
【专利技术属性】
技术研发人员:王帅,孙华燕,郭惠超,张来线,赵延仲,樊桂花,李迎春,杨青青,李媛淼,
申请(专利权)人:中国人民解放军战略支援部队航天工程大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。