对于单光子测距雷达系统而言，发射激光脉冲瞬间和近场强后向散射带来的强背景光噪声信号均会导致光电倍增管产生强光感生噪声（SIN），严重影响后续目标的探测。为精确标定单光子量级的SIN，基于自主研制的单光子测距回波模拟器和固定脉宽为10 ns的脉冲激光器搭建了一套完备的SIN检测与评估平台。测量了不同能量的强背景光条件下的SIN，并使用相关经验公式对噪声进行了拟合。结合实际测距雷达系统，为满足百公里级测距目标反演的信噪比要求，应控制到达探测器处近场强背景光能量小于100 pJ。该研究为单光子测距激光雷达系统的性能评估提供了重要参考。

随着工业的不断发展,单光子激光测距凭借其探测距离远和探测灵敏度高等特点在测绘领域扮演着不可或缺的角色。本文介绍了单光子激光测距的关键技术、单光子探测器以及着重介绍了单光子激光测距技术应用领域的研究进展,并对未来单光子激光测距的发展进行了总结和展望。

为解决机载远程单光子测距激光器热稳定性差、受背景光噪声影响大的问题，提出了一种适用于机载环境的小型化、窄线宽、低能耗激光器设计方案。激光器采取主振荡功率放大构型。种子源激光器使用反射式体布拉格光栅作为耦合输出镜，在重复频率为10 kHz条件下，获得线宽为0.035 nm激光输出，光束质量为Mx2=1.303，My2=1.271，光光转换效率为44.4%；放大器选用innoslab构型放大激光能量，可以有效缓解热问题、提升光束质量。为此，采用蒙特卡罗方法建立单光子测距回波信号模型，验证了提高激光器性能可以降低激光抖动对精度的影响，同时较窄的线宽输出可以采用相匹配的窄带滤光片来减少背景噪声干扰，从而提高测距精度。

为了在单光子测距算法开发中更方便地评估和测试算法，需要一个能模拟真实目标回波信号和噪声信号的仿真平台。介绍了单光子测距系统的构成和基本原理，对目标回波信号和噪声信号模型进行分析。M序列是一种常用的数字伪随机序列，基于此，设计出一个比例可调的随机序列，并以此建立噪声模型。在FPGA芯片上设计出时序逻辑电路产生目标回波信号与噪声信号，且可以模拟运动速度、噪声强度等变化，在验证中得到了预期效果，可以用于后期复杂测距算法的开发。