1 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光传输与探测技术重点实验室，上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
3 上海科技大学物质科学与技术学院，上海 201210
4 中国电波传播研究所，山东 青岛 266107
提出了一种基于国内自研InGaAs 64×64盖革模式雪崩光电二极管（APD）阵列的小型化成像激光雷达系统，系统采用阵列探测器结合一维同轴扫描的方式实现车载移动平台快速地形三维成像。详细介绍了该系统的理论仿真模型、系统组成、工作原理和实验结果。静态测量时，对距离100 m处的平面目标扫描成像，其平面测量精度为0.12 m。动态测量时，将系统搭载于运动速度为60 km/h的车载平台对目标区域进行三维成像，成功获得了测量区域内目标三维点云，测绘效率约为36 km2/h，平均测量点密度为13454点/m2。实验结果表明国产盖革模式APD阵列激光雷达系统可实现动平台高分辨率三维成像，为高速运动车载平台实现高分辨率地形测绘提供新的技术手段。
成像系统 激光雷达 三维成像 光子计数 雪崩光电二极管 探测器阵列
1 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光传输与探测技术重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京 100049
3 上海科技大学物质科学与技术学院, 上海 201210
4 中国华阴兵器试验中心, 陕西 华阴 714200
5 航天东方红卫星有限公司, 北京 100094
针对运动小目标的测距需求,设计一种适用于运动小目标高速测距的小型化激光雷达系统,测距系统采用光子计数技术,可以减小对激光单脉冲能量和望远镜口径的需求,降低系统的体积、质量和功耗,并基于光纤激光器高重频的特点实现高速率的测距。理论分析和实验测试结果表明,在大气能见度为7 km的环境下,该激光测距系统对反射的截面积为0.1 m 2和反射率为0.6的小目标,最大作用距离可达5446.3 m,测距准确度为0.161 m。将测距系统安装在经纬仪平台上,可以实现对运动无人机的跟踪和测距,采用无迹卡尔曼滤波算法可以实时获得目标的距离和速度,测距偏差在0.11 m以内,速度偏差在0.5 m/s以内。
遥感 激光测距 光子计数 激光雷达 无迹卡尔曼滤波 中国激光
2021, 48(13): 1310001
1 东华大学信息科学与技术学院, 上海 201620
2 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息技术研究中心, 上海 201800
基于高速脉冲调制和回波采样技术,构建了一套激光测距系统。该系统利用高灵敏度多像素光子计数器的多回波光子信号累加输出的特性实现光电信号转换,借助高速信号采集技术对回波信号进行全波形采集,通过回波波形的累加计算得到了回波信号的精确到达时刻,最终获得了高精度的距离信息。理论分析和实验验证的结果表明,该测距系统在实现远距离目标探测的同时,能够兼顾近距离目标的高精度测距,系统的测距动态范围可达10
7,测距精度为0.6 mm。
激光测距 单光子探测器 多回波光子信号累加 大动态范围
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Space Laser Communication and Detection Technology, Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
3 School of Electronics and Information Engineer, Shanghai University of Electric Power, Shanghai 200090, China
High speed pseudorandom modulation and photon counting techniques are applied to a three-dimensional imaging lidar system. The specific structure and working principle of the lidar system is described. The actual detector efficiency of a single-photon detector in an imaging system is discussed, and the result shows that a variety of reasons lead to the decrease in detection efficiency. A series of ranging and imaging experiments are conducted, and a series of high-resolution three-dimensional images and a distance value of 1200 m of noncooperative targets are acquired.
110.6880 Three-dimensional image acquisition 280.3400 Laser range finder 030.5260 Photon counting Chinese Optics Letters
2016, 14(11): 111101
1 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
100 km远距离测距的激光雷达，由于作用距离远，多采用低重复频率、高能量激光器配合大口径望远镜实现远程激光测距，导致系统存在体积大、重量大、功耗高等缺点。基于光子计数技术的激光测距雷达具有灵敏度高的特点，有效降低了系统的激光能量和望远镜的接收口径，降低了系统的体积、重量和功耗。设计了一种应用于远距离小目标探测的测距激光雷达，采用盖格模式的雪崩光电二极管实现光子计数，实现了系统的小型化。详细介绍了该系统的设计原理、组成部分和实验结果。实验结果表明，在双程大气透射率为0.25的大气环境下，对于有效反射面积为6 m2、反射率为0.1的小目标，该系统的最远测距能力达到100 km，距离分辨率为6 m。
激光技术 激光雷达 激光测距 光子计数 小型化
1 中国科学院上海光学精密机械研究所上海市全固态激光器与应用技术重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 东华大学信息学院, 上海 200051
提出一种基于声光扫描技术实现三维视频激光雷达系统，克服了基于传统扫描方式的三维成像激光雷达应用中所面临的成像速度慢、体积大、质量大等问题。采用二维声光扫描技术，大大提高了扫描速度；同时，采用高精度的时间差检测芯片，精确测量激光脉冲飞行时间，从而获得高精度的距离值，实现高精度的三维视频成像。详细描述了系统的原理、组成部分以及实验结果。在图像分辨率为63 pixel×63 pixel时，该系统三维成像速度达到25 frame/s，实现视频三维成像，能够满足对成像速度要求较高的特殊场合的需求。
成像系统 声光扫描 三维成像 激光雷达 非机械扫描 高重频光纤激光器 飞行时间法
