[发明专利]基于多门全波形响应的高精度Gm-APD激光雷达系统及其测距方法

摘要

基于多门全波形响应的高精度Gm‑APD激光雷达系统及其测距方法，属于激光探测技术领域。解决了现有Gm‑APD响应后需要一定时间抑制雪崩电流，严重的影响了Gm‑APD激光雷达的测距精度的问题。本发明的激光器发射的激光信号经分光器后分别入射至光学发射系统的入射端和PIN探测器的探测面上；光学发射系统用于发射激光脉冲信号；PIN探测器的探测信号输出端连接门控处理模块的一个激光探测信号输入端；门控处理模块的另一个激光探测信号输入端连接Gm‑APD探测器的探测信号输出端，光学接收系统接收的激光脉冲信号经滤光片滤波后入射至Gm‑APD探测器的探测面。本发明适用于远距离高精度测距使用。

主权项

1.基于多门全波形响应的高精度Gm‑APD激光雷达系统的测距方法，该方法利用基于多门全波形响应的高精度Gm‑APD激光雷达系统实现，该系统包括激光器(1)、分光器(2)、PIN探测器(3)、光学发射系统(4)、光学接收系统(5)、滤光片(6)、Gm‑APD探测器(7)和门控处理模块(8)；激光器(1)发射的激光信号经分光器(2)后分别入射至光学发射系统(4)的入射端和PIN探测器(3)的探测面上；光学发射系统(4)用于发射激光脉冲信号；PIN探测器(3)的探测信号输出端连接门控处理模块(8)的一个激光探测信号输入端；门控处理模块(8)的另一个激光探测信号输入端连接Gm‑APD探测器(7)的探测信号输出端，光学接收系统(5)接收的激光脉冲信号经滤光片(6)滤波后入射至Gm‑APD探测器(7)的探测面；其特征在于，该方法的具体步骤为：步骤一、激光器(1)发射激光，经分光器(2)分光后，光学发射系统(4)向外发射激光脉冲信号，PIN探测器(3)接收激光信号向门控处理模块(8)发送触发信号，门控处理模块(8)接收到触发信号后等待接收Gm‑APD探测器(7)探测的激光脉冲信号；步骤二、门控处理模块(8)将接收PIN探测器(3)发射的触发信号时间作为起始时间进行计时，并令Δt＝1ns为一个时间段，当Gm‑APD探测器(7)经光学接收系统(5)在一个时间段内累计接收到三个激光脉冲信号时，设定累计接收三个激光脉冲信号的时间段为n₀；步骤三、门控处理模块(8)设定Gm‑APD探测器(7)的探测门为1ns，对n₀时间段进行M次探测，记录成功探测到激光脉冲的数目M(n₀)；步骤四、将Gm‑APD探测器(7)的探测门右侧移动一个时间段n₀+n_right，n_right的初始值为1，对n₀+n_right时间段进行M次的探测，记录成功探测到激光脉冲的数目M(n₀+n_right)，判断M(n₀+n_right)是否满足若是，令n_right＝n_right+1，继续执行步骤四，否则，执行步骤五；步骤五、将Gm‑APD探测器(7)的探测门左侧移动一个时间段n₀‑n_left，n_left的初始值为1，对n₀‑n_left时间段进行M次的探测，记录成功探测到激光脉冲的数目M(n₀‑n_left)，判断M(n₀‑n_left)是否满足若是，令n_left＝n_left+1，继续执行步骤五，否则，执行步骤六；步骤六、利用n₀‑n_left到n₀+n_right所有时间段的计数结果绘制回波信号波形，所述回波信号波形的峰值位置为探测目标位置，利用所述峰值位置对应的时间获得激光雷达系统与目标的距离。