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《光子計(jì)數(shù)激光三維成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、碩士論文光子計(jì)數(shù)激光三維成像系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)摘要激光雷達(dá)技術(shù)相比于微波波段的雷達(dá)技術(shù)而言具有高角度分辨率、高距離分辨率、小發(fā)散角等優(yōu)點(diǎn)因而在商業(yè)和軍事上都有著極為重要的應(yīng)用價(jià)值和巨大的發(fā)展前景。基于時(shí)間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)技術(shù)的激光雷達(dá)相比其他激光雷達(dá)而言，具有更高的時(shí)間分辨精度和探測(cè)靈敏度、對(duì)激光脈沖能量的要求更低、功耗更低、體積更小、可以保障發(fā)射的激光能量在人眼安全范圍內(nèi)，是下一代激光雷達(dá)的主要發(fā)展方向之——o時(shí)間相關(guān)單光子測(cè)量技術(shù)是一種采用高靈敏度探測(cè)器進(jìn)行皮秒級(jí)別時(shí)間分辨率光子探測(cè)的技術(shù)。在時(shí)間分辨熒光測(cè)量和量子密鑰分配中有廣泛的應(yīng)用。在時(shí)間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)技術(shù)
2、中，每一次信號(hào)光子的探測(cè)都是一次對(duì)距離的獨(dú)立測(cè)量。經(jīng)過多次測(cè)量后，得到的光子分布數(shù)據(jù)可以用來計(jì)算精確的飛行時(shí)間。通過一定的峰值判別算法，其精確度可以超過系統(tǒng)單次測(cè)量的時(shí)間不確定度。本論文參考國(guó)外文獻(xiàn)在分析了時(shí)間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)技術(shù)激光雷達(dá)原理及其重要組成元件性能的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了激光雷達(dá)三維成像系統(tǒng)的試制，并通過實(shí)驗(yàn)檢測(cè)了其各項(xiàng)性能指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)表明該激光雷達(dá)三維成像系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在50m范圍內(nèi)的目標(biāo)進(jìn)行距離分辨率達(dá)毫米級(jí)的三維成像。首先簡(jiǎn)要敘述該激光雷達(dá)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)背景，詳細(xì)描述各種激光雷達(dá)系統(tǒng)的特點(diǎn)及工作原理并在此基礎(chǔ)上重點(diǎn)分析了時(shí)間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)技術(shù)在激光雷達(dá)
3、中的應(yīng)用，介紹了該系統(tǒng)中關(guān)鍵元件的性能及其在系統(tǒng)中的作用。然后通過仿真和實(shí)驗(yàn)研究了該系統(tǒng)的三維成像性能。最后介紹了數(shù)據(jù)處理的相關(guān)算法，提出了針對(duì)時(shí)間行走誤差進(jìn)行補(bǔ)償?shù)南嚓P(guān)方法。關(guān)鍵詞：激光雷達(dá)三維成像系統(tǒng)；時(shí)間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)技術(shù)；信噪比；距離分辨率；時(shí)間行走誤差A(yù)bstractComparedtoRadarusingmicroormillimeterwave，LaserRadar(Ladar)hasmanymeritssuchashigherresolutioninangleandrangewithnarrowerdiffusionwidth．Soitiswi
4、delyusedincivilandmilitaryfieldsandwillhaveagreatdevelopmentinthefuture．TheLadarusingtime—corrolatedsinglephotoncounting(TCSPC)techniqueregardedasanimportantmethodfornextgenerationladarhasaevenbetterperformaceintimingaccuracy,detectionefficiencyandeye-safewithlowerlaserpower．TCSPCis
5、ameasurementtechniquethatcombineshi．ghdetectionsensffivitywithpicosecondtimingresolutionandhasapplicationsin，forex-ample，time-resolvedphotoluminescenceandquan．Rimkeydistribution．Intime．correlatedsingle-photoncounting(TCSPC)，everydetectioneventCanbetreatedasanindependentmeasurementof
6、time．Bymanycyclesoftime—of-flightmeasurementsahighvalueofrangeprecisionsuperiorthansystem’Ssingle‘shottiminguncertaintyCanbeaquiredwithsuitablepeakfindingalgorithm．ThispaperintroducesadesignofathreedimentionalimagingladarsystemusingTCSPCtechniquebasedontheanalysisoftheprincipleofTCS
7、PCladarandperformaceofitskeycomponents．BasedonthisdesigeaTCSPCladarsystemhasbeenbuiltforexperiment．Severaltestshavebeendonetoshowtheperformanceofthree-dementionalimaging．Theresultoftheexperimentsshowsthatthree—dimentinalimagingwithdepthuncertaintyofseveralmillimeterat50mWasachievedw
8、ithOursystem．First，
