在激光通信、激光制导和交会对接的过程中, 为了实现对远距离目标的捕获和跟踪, 提出了一种基于单元探测器的激光跟踪技术, 该技术以单元探测器测量距离信息, 通过快反镜使光束螺旋扫描视场, 并反馈角度信息, 由此得到三维图像。信号处理端通过处理三维图像可以获取目标相对视场中心的脱靶量, 控制端根据脱靶量驱动快反镜偏转, 使目标一直处于扫描视场中, 从而实现目标跟踪。该技术的优点是能将单元探测器引入到捕获跟踪领域中, 不再需要使用阵列探测器定位回波光斑的中心, 所以回波能量密度更高, 有利于实现远距离的激光跟踪, 特别是能够结合单光子探测器来极大地提高跟踪距离。使用该方法进行了仿真实验, 并在室内使对3.75 m处的目标进行了捕获跟踪实验。实验结果表明, 仿真与实验结果具有很高的一致性, 其中对角速度为9.07 mrad/s目标的捕获概率达到了72.5%。

光子计数激光雷达具有灵敏度高、体积小等特点, 是未来远距离探测激光雷达的发展方向。光子计数激光雷达在探测时会产生游走误差, 从而影响系统的测距精度。文章就游走误差与探测器时间抖动之间的关系进行了理论分析与实验验证。首先, 基于激光雷达方程、单光子探测器时间抖动与光子计数探测的概率统计特性, 建立了激光回波信号与探测器时间抖动的数学模型；然后使用该模型进一步推导了探测器时间抖动与游走误差之间的关系, 计算分析与仿真实验都表明：系统的游走误差与探测器时间抖动呈正相关关系。最后, 使用拥有不同时间抖动的单光子探测器进行了实验, 实验结果表明：当探测器时间抖动标准差分别为15, 350和1152ps时, 游走误差分别为0.88, 2.55和12.56cm。