1 国外研究进展
2002年,林肯实验室[3]研制出4×4阵列雪崩光电二极管,在盖革模式或者光子计数模式下工作。阵列中的16个 APD像素中的每一个配合到定制外部定时电路。视场(FOV)中的整个4×4的APD阵列的场扫描与多达128×128个象素,以产生更大的图像。86083
2002年, M。 A。 Albota[4]等开发出一种三维成像激光雷达,具有3cm的距离分辨率和单光子探测灵敏度。这种激光雷达原型机将全固态技术应用于激光光源和探测器阵列当中。此外,该激光雷达的电光探测器采用的是MIT林肯实验室研制的4×4阵列雪崩光电二极管。并预测了激光雷达在三维成像领域中的应用潜力。
2003年,D。G。Fouche[5]研究了采用单脉冲直接检测盖革模式APD激光雷达的探测概率,虚警概率,由此理论研究了盖革模式APD激光雷达的探测性能,其中,对于固定速率的噪声,可以通过降低t来提高检测和虚警概率;此外,当背景光噪声显著且支配暗电流噪声时,或者当激光信号是十光电子或更多的量级,可以通过减少光落在检测器上的量改善探测概率。
2005年,M。 Henriksson [6]等研究了将光子计数雪崩光电二极管的检测概率应用于雷达系统,通过比较得出了在低噪声水平时,盖革模式的APD和比例模式光子计数APD性能相似,但是在更高的噪声水平情况下,正比模式检测器性能更好但同时产生更多鬼点。
2009年,P。Gatt[7]等对盖革模式雪崩光电二极管激光雷达接收器的性能特点和检测统计进行研究,得出了适用于任意死区时间和任意多样性激光散斑影响的盖革模式雪崩光电二极管的性能指标理论表达式。
2 国内研究进展
2010年,王飞[8]等人通过研究了单光子探测器在脉冲测距系统中的脉冲强度,脉冲宽度等参数对系统测距精度的影响,针对常见的回波波形,得到了测距精度与回波脉冲强度及宽度的相互关系。
2011年,侯利冰[9]等基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)设计了一种应用于光子计数激光雷达的时间-数字转换( Time-to-Digital Converter, TDC) 系统,该系统采用了现场可编程逻辑门阵列(FPGA)并在其内部内插延迟线,从而达到了高精度的时间测量。
2012年,王第男[10]等基于盖革模式APD的激发概率模型,进一步分析了漫反射和镜面反射两种反射表面的回波信号模型,得到了混有噪声信号的光子计数探测概率模型。
2013年,罗韩君[11]等利用盖革模式下光电二极管阵列对直接探测脉冲光子雷达的最大探测距离进行研究,建立了光子雷达的最大探测距离理论模型,分析得出有利于获得更大探测距离的因素包括:强探测脉冲能量,较低的噪声,回波位置靠前,清洁的大气环境和高的目标反射率。
2014年,罗韩君[12]等从系统原理与探测时序出发,分析了长死时间,回拨脉宽大于时间数字转换器分辨率时间情况下目标探测概率的分布,建立了测距精度的理论模型,对工作在盖革模式的APD探测器的光子雷达探测性能和测距精度进行了研究。