光子高效扫描方式及测距方法技术

本发明专利技术提供一种光子高效扫描方式及测距方法，主要将旋转扫描与推扫相结合，并设计了多光束发射的方式，在飞行器进行直线运动时，仅通过光源旋转即可同时实现旋转扫描与推扫，采用单光子阵列探测器采集探测激光被探测面反射的回波光子。本发明专利技术对快速测量大面积目标的深度特征起到了一定的推进作，其中旋转扫描使采样的目标点更加密集并提高了探测的空间分辨率；推扫则使得系统在扫描的方向上能够对更多的目标点进行测量，增加了探测面积，本发明专利技术在地形测绘、单光子三维成像等领域均有较好的发展潜力。的发展潜力。的发展潜力。

【技术实现步骤摘要】
光子高效扫描方式及测距方法


[0001]本专利技术涉及光子探测
，具体提供一种基于多种扫描方式相结合的光子高效扫描方式及测距方法。

技术介绍

[0002]单光子探测属于主动探测技术，可通过对激光回波的处理获得相应的目标信息。激光回波的能量与接收口径和脉冲功率息息相关。为了最大限度利用有限的激光回波能量，减少对大口径望远镜、高功率激光器等硬件的依赖，单光子探测技术得到了越来越多的重视。单光子探测器灵敏度极高，能够检测到非常微弱的光子信号，显著提升了探测性能，在距离测量等领域展现出了极大的应用潜力。结合时间相关单光子计数技术(TCSPC)，可在激光回波能量微弱的条件下，根据回波光子在时间上的分布推算得到目标距离，国内外对此展开了大量的科学研究。
[0003]中国科学院大学何巧莹团队基于MPPC阵列开发了一套系统，并针对37m远的目标开展了实验探测，在平均每像素累计约1.98个光子的条件下成功对目标进行探测，目标区域测距精度达到0.268m。赫瑞瓦特大学的Buller团队搭建了一套单光子探测激光雷达系统，采用逐点扫描的方式成功对800m本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光子高效扫描方式，其特征在于，推扫和旋转扫描同时进行，具体如下：激光源发射至少两束探测激光，且每束探测激光照射到扫描目标上的目标点是不同的；所述激光源进行线性推扫时，所述探测激光进行匀速绕心旋转，并采用单光子阵列探测器采集所述探测激光被探测面反射的回波光子。2.如权利要求1所述的光子高效扫描方式，其特征在于，通过飞行器携带所述激光源进行高效扫描。3.如权利要求2所述的光子高效扫描方式，其特征在于，飞行器与所述激光源的连接方式为转动连接，高效扫描时，所述激光源进行匀速旋转运动。4.如权利要求1所述的光子高效扫描方式，其特征在于，所述单光子阵列探测器包含1024个像素，每个像素均单独集成有计时器，计时器采用时间相关单光子计数模式。5.一种光子高效扫描测距方法，其特征在于，具体步骤如下：S1、飞行器携带激光源按照如权利要求1～4任意一项所述的光子高效扫描方式进行推扫，获得扫描目标的深度图；S2、建立单光子探测统计模型，获得光子到达时间的概率密度方程如下：其中，(i,j)表示深度图上某一个像素的坐标，T
r
表示探测激光的脉冲周期，z
i,j
表示某一个像素的目标距离，l(t)表示t时间内的光子通量，η
i,j
表示单光子阵列探测器的量子效率，γ
i,j
代表某一个像素对应的扫描目标处的反射率，B
i,j
表示一个脉冲周期内的噪声光子数，c表示光速，L表示一个脉冲周期产生的总信号光子数；S3、依据光子到达时间的概率密度，获得扫描目标的深度的最大似然函数如下：其中，表示光子到达时间数据集，S表示像素的序号，n
i,j
表示光子计数。6.如权利要求5所述的光子高效扫描测距方...

【专利技术属性】
技术研发人员：安其昌，张瀚夫，王建立，陈涛，李洪文，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：