一种远程光子激光雷达扫描方法及其系统技术方案

本发明专利技术涉及一种远程光子激光雷达扫描方法及其系统，属于激光雷达扫描技术领域，解决了现有技术中远程光子激光雷达死时间较长，无法实时接收目标回波信号，造成雷达空间遗漏的问题。该方法包括：获取激光器工作频率，根据激光器工作频率设置探测器工作频率，并获取一个探测周期内探测器的有效探测时间；根据一个探测周期内探测器的有效探测时间确定探测器的单位门控延时；根据单位门控延时和探测器的工作频率，设置多个不同的门控延时，并确定多个不同的门控延时的总数量；在一个扫描周期内，激光器连续发射脉冲激光，探测器依次在每个不同的门控延时下工作，接收脉冲激光回波信号。实现了激光雷达系统对待扫描的目标空域的高效全覆盖扫描。效全覆盖扫描。效全覆盖扫描。

【技术实现步骤摘要】
一种远程光子激光雷达扫描方法及其系统


[0001]本专利技术涉及激光雷达扫描
，尤其涉及一种远程光子激光雷达扫描方法及其系统。

技术介绍

[0002]单光子探测器(SPD,single
‑
photon detector)是一种能够响应光子量级信号的高灵敏度光电探测器，是单光子雷达探测、量子通信等领域的基础。随着基础软硬件技术的不断发展，以盖革焦平面相机为基础的单光子激光非扫描激光雷达三维成像探测技术越来越受到人们的关注，并推出了较多的研究成果，在作用距离、成像效果等方面都有了较大的提升，具有较高的应用价值。
[0003]但是，为减小噪声干扰，以及大量探测数据传输需要较长的时间，现有的盖革焦平面相机主要工作于门控状态，即相机需要一个门控信号才能工作，否则无法接收信号；此外，相机在一次开门后，需要较长的死时间恢复，工作时间段的有效占空比较低，为此其在实际使用过程中具有以下缺点：
[0004]1、需获知目标距离的先验信息，并根据目标距离计算出准确的回波信号到达时间，才能有效控制门控信号的延时，使其在回波信号到达的时刻开门。然而在实际激光雷达工作过程中，目标距离往往是未知的，且可能以较快的速度发生变化，这也就导致回波脉冲的到达时间处于实时变化状态，不适应对高速动态目标的探测需求。
[0005]2、相机死时间较长，在完成一次探测后需要较长的死时间才能恢复初始状态，以现有的某款盖革焦平面相机为例，其最大工作频率为25kHz，最长有效探测时间为4μs，即在长达40μs的工作周期中，只有1/10的时间可以正常接收信号，其余时间都为死时间，无法实现实时待机状态，这也导致激光雷达产生大量的空间遗漏。
[0006]因此，现有技术中缺少一种可以实现空间全覆盖扫描的远程光子激光雷达扫描方法及系统。

技术实现思路

[0007]鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种远程光子激光雷达扫描方法及系统，用以解决现有远程光子激光雷达死时间较长，无法实时接收目标回波信号，造成雷达空间遗漏的问题。
[0008]一方面，本专利技术实施例提供了一种远程光子激光雷达扫描方法，包括：
[0009]获取激光器工作频率，根据所述激光器工作频率设置探测器工作频率，并获取一个探测周期内探测器的有效探测时间；
[0010]根据所述一个探测周期内探测器的有效探测时间确定所述探测器的单位门控延时；
[0011]根据所述单位门控延时和探测器的工作频率，设置多个不同的门控延时，并确定所述多个不同的门控延时的总数量；
[0012]在一个扫描周期内，激光器连续发射脉冲激光，探测器依次在每个不同的门控延时下工作，接收脉冲激光回波信号。
[0013]进一步地，所述根据所述一个探测周期内探测器的有效探测时间确定所述探测器的单位门控延时，包括：将所述探测器的单位门控延时Δt设置为所述一个探测周期内的有效探测时间。
[0014]进一步地，所述根据所述单位门控延时和探测器的工作频率，设置多个不同的门控延时，并确定所述多个不同的门控延时的总数量，具体如下：
[0015]t
i
＝(i
‑
1)Δt
[0016][0017]其中，t
i
为第i个门控延时，i＝1,2,
…
m，m为不同门控延时的总数量，Δt为单位门控延时，f2为探测器的工作频率。
[0018]进一步地，所述根据所述激光器工作频率设置探测器工作频率，包括：将所述探测器的工作频率设置为激光器工作频率的整数倍；
[0019]根据所述激光器的工作频率和探测器的工作频率确定激光器一个工作周期内对应的探测器同步次数n，其中，所述探测器同步次数n，表达为：
[0020]n＝f2/f1[0021]其中，f1为激光器的工作频率，f2为探测器的工作频率。
[0022]进一步地，所述在一个扫描周期内，激光器连续发射脉冲激光，探测器依次在每个不同的门控延时下工作，接收脉冲激光回波信号包括：
[0023]在第i个门控延时下，激光器连续发射N束脉冲激光，探测器以t
i
＝(i
‑
1)Δt的门控延时，连续进行所述N束脉冲激光的探测工作，每束脉冲激光实现n次探测；
[0024]其中，i＝1,2,
…
m，n为探测器同步次数，Δt为单位门控延时；
[0025]N为一常数，N的取值，根据远程光子激光雷达扫描精度要求确定。
[0026]进一步地，所述激光器发射脉冲激光的同时发出激光同步信号，所述探测器根据所述激光同步信号，实现与所述激光器的工作同步。
[0027]另一方面，本专利技术实施例提供了一种远程光子激光雷达扫描系统，包括：
[0028]激光器，用于发射脉冲激光；
[0029]探测器，用于接收脉冲激光回波信号；
[0030]工作频率设置模块，用于获取激光器工作频率，根据所述激光器工作频率设置探测器工作频率，并获取一个探测周期内探测器的有效探测时间；
[0031]单位门控延时计算模块，用于根据所述一个探测周期内探测器的有效探测时间确定所述探测器的单位门控延时；
[0032]门控延时设置模块，用于根据所述单位门控延时和探测器的工作频率，设置多个不同的门控延时，并确定所述多个不同的门控延时的总数量；
[0033]扫描控制模块，用于在一个扫描周期内，控制激光器连续发射脉冲激光，控制探测器依次在每个不同的门控延时下工作，接收脉冲激光回波信号。
[0034]进一步地，单位门控延时计算模块，还用于将所述探测器的单位门控延时Δt设置为所述一个探测周期内的有效探测时间。
[0035]进一步地，工作频率设置模块，还用于将所述探测器的工作频率设置为激光器工作频率的整数倍；
[0036]根据所述激光器的工作频率和探测器的工作频率确定一个激光器工作周期内对应的探测器同步次数n，其中，所述探测器同步次数n，表达为：
[0037]n＝f2/f1[0038]其中，f1为激光器的工作频率，f2为探测器的工作频率。
[0039]进一步地，扫描控制模块，还用于在第i个门控延时下，控制激光器连续发射N束脉冲激光，控制探测器以t
i
＝(i
‑
1)Δt的门控延时，连续进行所述N束脉冲激光的探测工作，每束激光实现n次探测；
[0040]其中，i＝1,2,
…
m，n为探测器同步次数，Δt为单位门控延时；
[0041]所述N为一常数，N的取值，根据远程光子激光雷达扫描精度要求确定。
[0042]与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
[0043]1、本专利技术中通过根据一个探测周期内探测器的有效探测时间，设定单位门控延时，根据单位门控延时可是实现对长度为T的所有时间段的全覆盖，即实现对目标空域的全覆盖，适用于跟踪高速运动目标；
[0044]2、激光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种远程光子激光雷达扫描方法，其特征在于，包括：获取激光器工作频率，根据所述激光器工作频率设置探测器工作频率，并获取一个探测周期内探测器的有效探测时间；根据所述一个探测周期内探测器的有效探测时间确定所述探测器的单位门控延时；根据所述单位门控延时和探测器的工作频率，设置多个不同的门控延时，并确定所述多个不同的门控延时的总数量；在一个扫描周期内，激光器连续发射脉冲激光，探测器依次在每个不同的门控延时下工作，接收脉冲激光回波信号。2.根据权利要求1所述的远程光子激光雷达扫描方法，其特征在于，所述根据所述一个探测周期内探测器的有效探测时间确定所述探测器的单位门控延时，包括：将所述探测器的单位门控延时Δt设置为所述一个探测周期内的有效探测时间。3.根据权利要求2所述的远程光子激光雷达扫描方法，其特征在于，所述根据所述单位门控延时和探测器的工作频率，设置多个不同的门控延时，并确定所述多个不同的门控延时的总数量，具体如下：t
i
＝(i
‑
1)Δt其中，t
i
为第i个门控延时，i＝1,2,
…
m，m为不同门控延时的总数量，Δt为单位门控延时，f2为探测器的工作频率。4.根据权利要求3所述的远程光子激光雷达扫描方法，其特征在于，所述根据所述激光器工作频率设置探测器工作频率，包括：将所述探测器的工作频率设置为激光器工作频率的整数倍；根据所述激光器的工作频率和探测器的工作频率确定激光器一个工作周期内对应的探测器同步次数n，其中，所述探测器同步次数n，表达为：n＝f2/f1其中，f1为激光器的工作频率，f2为探测器的工作频率。5.根据权利要求4所述的远程光子激光雷达扫描方法，其特征在于，所述在一个扫描周期内，激光器连续发射脉冲激光，探测器依次在每个不同的门控延时下工作，接收脉冲激光回波信号包括：在第i个门控延时下，激光器连续发射N束脉冲激光，探测器以t
i
＝(i
‑
1)Δt的门控延时，连续进行所述N束脉冲激光的探测工作，每束脉冲激光实现n次探测；其中，i＝1,2,
…...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭华峰，秦记东，祝月兵，任瑞，冯波，叶鹏，
申请(专利权)人：四川九洲电器集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：