[发明专利]一种光路延时编码方法和编码系统

说明书

本发明公开了一种光路延时编码方法和编码系统，方法包括以下步骤：获取一束或多束光脉冲信号，并将所述光脉冲信号输入至光路延时编码系统，以得到一个延时光脉冲序列；将所述延时光脉冲序列依次输入至单光子探测器，单光子探测器对所述延时光脉冲序列进行光子计数探测，得到相应的计数脉冲信号序列；根据所述计数脉冲信号序列中的编码结构，对所述计数脉冲信号序列进行译码。本发明的目的在于提供一种光路延时编码方法和系统，通过该方法或系统可以提高接收系统的抗噪声性能，弥补了激光雷达探测中，采用发射端编码方式带来的在时域上的浪费问题，且编码系统结构简单，实现代价低，具有较高的应用价值，可操作性较好。

技术领域

本发明涉及激光雷达探测领域及编码技术领域，尤其涉及一种光路延时编码方法和编码系统。

背景技术

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单光子探测器，常用技术包括盖革模式APD、光电倍增管、超导纳米线等多类单光子探测器，是单光子雷达探测、量子通信等领域的基础。然而，单光子探测器在激光雷达和通信应用中存许多技术局限，包括一般的单光子探测器为达到单光子量级的灵敏度，增益高但动态范围有限，对光的探测通常只能输出表示光子“有”或“无”两个状态的标准光子计数脉冲，无法对到达的光子数，即光强进行分辨，也无法借助输出信号的强度在一次探测中识别有用信号和噪声信号。

为解决该缺陷，目前一般利用计数脉冲的时间相关性，对单光子脉冲的符合计数结果进行直接累加的方式，通过累积足够数量的光子计数脉冲，获得高对比度的光子计数分布以区别噪声，然而，该符合计数方式只用了多计数脉冲累加得到的强度信息，对计数脉冲的时间相关信息却未得到充分应用，其检测效果未能达到最优，导致信息资源浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光路延时编码方法和编码系统，通过该编码方法或编码系统可以提高接收系统的抗噪声性能，弥补了激光雷达探测中，采用发射端编码方式带来的在时域上的浪费问题，且编码系统结构简单，实现代价低，具有较高的应用价值，可操作性较好。

本发明通过下述技术方案实现：

一种光路延时编码方法，包括以下步骤：

获取一束或多束光脉冲信号，并将所述光脉冲信号输入至光路延时编码系统，以得到一个编码的延时光脉冲序列；

将所述延时光脉冲序列依次输入至单光子探测器，单光子探测器对所述延时光脉冲序列进行光子计数探测，得到相应的计数脉冲信号序列；

根据所述计数脉冲信号序列中的编码结构，对所述计数脉冲信号序列进行译码。

进一步地，当获取的所述光脉冲信号为一束时，所述光路延时编码系统包括一个光学接收端、分束镜以及第一延时通道；

当所述光脉冲信号传输至所述光路延时编码系统时，所述光学接收端对所述光脉冲信号进行接收，同时将所述光脉冲信号传输至所述分束镜，所述分束镜用于将所述光脉冲信号分成多路所述光脉冲信号，多路所述光脉冲信号经所述第一延时通道编码后，得到所述延时光脉冲序列。

进一步地，当获取的所述光脉冲信号为多束时，所述光路延时编码系统包括多个光学接收端和一个第二延时通道；其中，所述光学接收端为多个独立的光学接收端；

多个独立的所述光学接收端分别对其中的一束所述光脉冲信号进行接收，所述光学接收端对所述光脉冲信号接收后，所述光学接收端将所述光脉冲信号传输至所述第二延时通道，所述第二延时通道用于对所述光脉冲信号编码，得到所述延时光脉冲序列。

进一步地，所述编码的方法包括：设置不同的所述光脉冲信号的延时差、分束比以及通断时间；其中，编码的不同状态用单位编码时间内所述光脉冲信号的有无或单位编码时间内所述光脉冲信号能量的强度表示；其中，所述单位编码时间为，所述编码序列中，一个编码符号持续的时间。