低虛警雙Gm-APD探測器光子計數(shù)激光雷達的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及激光雷達技術領域，特別是涉及有效降低光子計數(shù)激光雷達虛警概率的技術。
【背景技術】
[0002]光子計數(shù)激光雷達使用Gm-APD(蓋革模式雪崩光電二極管)單光子探測器，從而極大的增加了系統(tǒng)的響應靈敏度，比傳統(tǒng)激光雷達系統(tǒng)的靈敏度高2-3個數(shù)量級，因此成為微弱信號探測新的希望。但是也正是由于Gm-APD探測器具有極高的響應靈敏度，它在響應信號的同時也容易被噪聲觸發(fā)，從而產(chǎn)生虛警，這極大的影響了 Gm-APD的正常工作，因此Gm-APD探測系統(tǒng)的白天太陽背景噪聲下的應用成為了技術難點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有Gm-Aro探測器容易被噪聲觸發(fā)，從而產(chǎn)生虛警，影響正常工作的問題，從而提供低虛警雙Gm-APD探測器光子計數(shù)激光雷達。
[0004]低虛警雙Gm-Aro探測器光子計數(shù)激光雷達，包括信號處理電路、激光器、發(fā)射光學系統(tǒng)、接收光學系統(tǒng)、窄帶濾光片、分光鏡、一號Gm-APD單光子探測器和二號Gm-APD單光子探測器；
[0005]信號處理電路包括計時模塊和‘與’判斷門；
[0006]計時模塊的輸出端連接激光器的輸入端，激光器發(fā)射激光脈沖信號，發(fā)射光學系統(tǒng)將接收到的激光脈沖信號準直發(fā)射出去；接收光學系統(tǒng)接收信號，經(jīng)接收光學系統(tǒng)接收的信號再經(jīng)窄帶濾光片入射到分光鏡，分光鏡將入射的信號分成兩路，一號Gm-APD單光子探測器接收其中的一路，二號Gm-APD單光子探測器接收另一路，一號Gm-APD單光子探測器的輸出端連接‘與’判斷門的一號輸入端，二號Gm-APD單光子探測器連接‘與’判斷門的二號輸入端，‘與’判斷門的輸出端連接計時模塊。
[0007]上述計時模塊采用TDC-GP2時間測量芯片實現(xiàn)。
[0008]上述計時模塊還包括鎖相電路和標定電路。
[0009]上述‘與’判斷門采用TDC-GP2計時芯片實現(xiàn)。
[0010]上述TDC-GP2計時芯片與計算機連接，計算機用于判斷接收到的信號是否為回波激光信號。
[0011]上述分光鏡為50%:50%的分光鏡。
[0012]本發(fā)明所述的低虛警雙Gm-APD探測器光子計數(shù)激光雷達，由計時模塊提供起始信號，計時模塊開始計時，同時輸出驅動信號驅動激光器發(fā)射脈沖信號，激光脈沖信號經(jīng)發(fā)射光學系統(tǒng)準直發(fā)射出去，激光信號脈沖經(jīng)過往返延遲時間后伴隨著往返大氣和目標的反射的衰減回到激光雷達接收系統(tǒng)，返回的激光脈沖信號為回波激光信號，信號由接收光學系統(tǒng)匯聚收集后，經(jīng)過一個窄帶濾光片過濾掉工作波長以外的背景噪聲光子，信號再經(jīng)過50 %:50%的分光鏡平均分成兩路，每一路都有一個Gm-APD單光子探測器進行探測，‘與’判斷門實時比較兩個Gm-APD單光子探測器的觸發(fā)時間，如果兩個Gm-APD單光子探測器在同一個時間被觸發(fā)，則停止計時模塊，否則計時模塊不動作。由于兩路回波激光信號具有時間相關性，他們會同時觸發(fā)探測器，而噪聲是隨機分布的，同時觸發(fā)兩個Gm-APD單光子探測器的概率很小，可以忽略，從而噪聲被抑制，不會產(chǎn)生虛警。該發(fā)明對不具備時間相關性的隨機分布的噪聲進行濾除，從而降低虛警概率，為Gm-APD探測器在激光測距和激光成像中全天時的應用奠定基礎，而且該發(fā)明簡單易行，實現(xiàn)了低虛警概率的光子激光雷達的低功耗、低重量和小型化的應用。
【附圖說明】
[0013]圖1是【具體實施方式】一所述的低虛警雙Gm-APD探測器光子計數(shù)激光雷達的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0014]【具體實施方式】一:參照圖1具體說明本實施方式，本實施方式所述的低虛警雙Gm-APD探測器光子計數(shù)激光雷達，包括信號處理電路、激光器2、發(fā)射光學系統(tǒng)3、接收光學系統(tǒng)4、窄帶濾光片5、分光鏡6、一號Gm-APD單光子探測器7和二號Gm-APD單光子探測器8 ；
[0015]信號處理電路包括計時模塊I和‘與’判斷門9 ;
[0016]計時模塊I的輸出端連接激光器2的輸入端，激光器2發(fā)射激光脈沖信號，發(fā)射光學系統(tǒng)3將接收到的激光脈沖信號準直發(fā)射出去；接收光學系統(tǒng)4接收信號，經(jīng)接收光學系統(tǒng)4接收的信號再經(jīng)窄帶濾光片5入射到分光鏡6，分光鏡6將入射的信號分成兩路，一號Gm-APD單光子探測器7接收其中的一路，二號Gm-APD單光子探測器8接收另一路，一號Gm-APD單光子探測器7的輸出端連接‘與’判斷門9的一號輸入端，二號Gm-APD單光子探測器8連接‘與’判斷門9的二號輸入端，‘與’判斷門9的輸出端連接計時模塊I。
[0017]【具體實施方式】二:本實施方式是對【具體實施方式】一所述的低虛警雙Gm-APD探測器光子計數(shù)激光雷達作進一步說明，本實施方式中，計時模塊I采用TDC-GP2時間測量芯片實現(xiàn)。
[0018]TDC-GP2時間測量芯片是一款高精度時間間隔測量芯片，具有精度高，體積小，價格低廉的特性，適合于低成本工業(yè)應用領域。TDC-GP2時間測量芯片主要由脈沖產(chǎn)生器、數(shù)據(jù)處理單元、時間數(shù)字轉換器、溫度測量單元、時鐘控制單元、配置寄存器以及與單片機相接的SPI接口組成。在實際應用中，由于TDC-GP2時間測量芯片的功耗很低，輸入/輸出電壓(工作電壓)為1.8?5.5V，核心電壓為1.8?3.6V，所以可以采用電池供電，使用方便，同時單片機由4線的SPI接口相連，可以把TDC-GP2時間測量芯片作為單片機的一個外圍設備來操作，通過內(nèi)部ALU單元計算出時間間隔，并將結果送入結果寄存器保存起來。通過對TDC-GP2內(nèi)部寄存器的設置，可以多次采樣并將結果保存，TDC-GP2時間測量芯片是基于內(nèi)部的模擬電路測量“傳輸延時”來進行的，以信號通過內(nèi)部門電路的傳播延遲來進行高精度時間間隔測量。TDC-GP2時間測量芯片START信號與STOP信號之間的時間間隔由非門的個數(shù)決定，而非門的傳輸時間由集成電路工藝精確度確定。
[0019]【具體實施方式】三:本實施方式是對【具體實施方式】二所述的低虛警雙Gm-APD探測器光子計數(shù)激光