单光子激光测距的漂移误差理论模型及补偿方法

摘要：

单光子激光测距系统采用高灵敏度的单光子探测器作为接收器件,更易实现高密度、高覆盖率的目标采样,是未来激光测距系统的发展方向.漂移误差作为限制单光子激光测距精度提高的瓶颈问题,其主要由平均回波信号光子数的变化引起.以激光雷达方程、单光子探测器的概率与统计理论为基础,建立了漂移误差的理论模型,给出了漂移误差与平均信号光子数、均方根脉宽等系统参数之间的理论关系式.同时,结合单光子探测概率模型给出了一种漂移误差的修正方法,并搭建实验系统对漂移误差模型和修正方法进行了验证.在回波信号均方根脉宽为3.2 ns、平均回波信号光子数为0.03到4.3个情况下,未经修正的漂移误差最大达到46 cm,经修正后的均方根误差为1.16 cm,平均绝对误差为0.99 cm,达到1 cm量级,漂移误差对测距精度的影响基本可以忽略.该方法可以解决漂移误差制约单光子激光测距精度提高的瓶颈问题.

关键词：激光测距、单光子、漂移误差、误差补偿

所属期刊栏目：67

资助基金：国家自然科学基金41506210;国家科技重大专项42-Y20A11-9001-17/18;中国博士后科学基金2016M600612;卫星测绘技术与应用国家测绘地理信息局重点实验室批准号: KLSMTA-201701资助的课题. Project supported by the National Natural Science Foundation of ChinaGrant 41506210;the National Science and Technology Major Project of the Ministry of Science and Technology of ChinaGrant 42-Y20A11-9001-17/18;the China Postdoctoral Science FoundationGrant 2016M600612;the Key Laboratory of Satellite Mapping Technology and Application, National Administrator of Surveying, Mapping and Geoinformation, ChinaGrant KLSMTA-201701

在线出版日期：2018-04-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：150-161