【技术实现步骤摘要】
一种单光子三维探测设备及其目标探测方法
[0001]本专利技术属于光电探测
,具体涉及一种单光子三维探测设备,以及基于该设备的目标探测方法。
技术介绍
[0002]单光子探测技术可以提供单光子灵敏度级别的探测能力,因而在许多领域具有非常重要的应用价值,例如卫星遥感、无人驾驶等。然而,无人驾驶等领域的对探测的范围、精度、实时性要求非常高,因此对单光子三维探测设备也提出了非常高的要求。
[0003]例如,对于无人驾驶,一般需要探测设备具有在水平和俯仰方向非常大的扫描探测角度,探测距离通常需要达到几百米;此外,还需要探测设备具有非常高的精度和速度,从而在高速行进过程中能够快速精确地提取周围的目标信息,这就需要探测设备的输出数据具有较高的刷新率;进一步,探测设备还至少需要全天时的工作能力,即白天晚上都能正常工作,不收环境光的干扰。
[0004]基于以上的分析,开发一种探测范围大、数据刷新率高、受噪声干扰低的单光子探测设备及探测方法是非常有意义的。
技术实现思路
[0005]本专利技术目的之一是针对现有技术中存在的问题,提出一种探测范围大、数据刷新率高、受噪声干扰低的单光子探测设备,解决现在单光子探测技术受白天背景噪声干扰信噪比低、探测速度慢的问题。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:一种单光子三维探测设备,包括设置在探测光轴上的激光发射模块、光子探测模块和控制和信号处理模块,以及沿探测光轴进行一维或者二维扫描的扫描系统;激光发射模块用于发射1064~1550 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种单光子三维探测设备,其特征在于:包括设置在探测光轴(400)上的激光发射模块(100)、光子探测模块(200)和控制和信号处理模块(300),以及沿探测光轴(400)进行一维或者二维扫描的扫描系统;激光发射模块(100)用于发射1064~1550nm波长的周期性激光脉冲信号;光子探测模块(200)包括接收光学系统和单光子探测器,用于探测目标反射回来的光子信号;接收到光子信号时单光子探测器输出一个脉冲电信号;控制和信号处理模块(300)根据回波光子信号相对于发射激光脉冲的时间差来计算目标距离;控制和信号处理模块(300)沿着探测光轴(400)方向建立探测距离子区间,在探测距离子区间的起始位置开启单光子探测器,定义为时间点t2,在探测距离子区间的结束位置关闭单光子探测器,定义为时间点t4,定义发射第一个激光脉冲的时间点为t1,探测到第一个光子信号的时间点为t3,时间点的先后排序为t1,t2,t3,t4;控制和信号处理模块(300)沿着垂直探测光轴(400)方向建立探测扇形区域,控制单光子探测器在探测区间Z
ij
内工作:在时间点Z
ij
‑
t2时开启单光子探测器,在时间点Z
ij
‑
t4时关闭单光子探测器,其中i表示第i个探测距离区间,j表示第j个探测扇形区域。2.一种如权利要求1所述单光子三维探测设备探测单目标的方法,其特征在于,包括如下步骤:1),控制和信号处理模块(300)控制探测光轴(400)对准目标区域;2),激光发射模块(100)在时间点t1发射第一个激光脉冲;3),光子探测模块(200)在时间点t2开启单光子探测器,时间点t2根据目标距离设定,小于时间点t3;4),光子探测模块(200)在时间点t3探测到第一个光子信号;5),光子探测模块(200)在时间点t4关闭单光子探测器,时间点t4根据目标距离设定,大于时间点t3;6),控制和信号处理模块(300)根据时间点t3和时间点t1之间的时间差来计算目标距离。3.一种如权利要求1所述单光子三维探测设备探测大区域多目标的方法,其特征在于,包括如下步骤:1),控制和信号处理模块(300)建立扇形探测区域1,2,3,
…
,j,
…
,M
‑
1,M,在每个扇形探测区域内建立探测距离区间1,2,3,
…
,i,
…
,N
‑<...
【专利技术属性】
技术研发人员:余徽,刘爱东,曾宪江,杜卫超,付奥,
申请(专利权)人:华中光电技术研究所中国船舶重工集团公司第七一七研究所,
类型:发明
国别省市:
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