本發(fā)明屬于激光探測技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

gm-apd激光雷達以其探測靈敏度高，測距精度高等優(yōu)點廣泛的應(yīng)用于遠距離弱信號探測。但是由于gm-apd響應(yīng)后需要一定時間抑制雪崩電流，這段時間就是gm-apd的死時間，這段時間無法響應(yīng)后來的信號。這導(dǎo)致了gm-apd對回波信號響應(yīng)不均衡，也就是說gm-apd對回波脈沖前部響應(yīng)的概率高于后部的概率。這就造成了計數(shù)結(jié)果的峰值和回波信號的峰值的偏差，這種偏差影響隨回波脈沖寬度的增加而增大。

在很多應(yīng)用環(huán)境下(例如：水下、戰(zhàn)場煙霧或是大霧沙塵等等)，回波信號脈沖的展寬效應(yīng)很明顯，嚴(yán)重的影響了gm-apd激光雷達的測距精度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有g(shù)m-apd響應(yīng)后需要一定時間抑制雪崩電流，嚴(yán)重的影響了gm-apd激光雷達的測距精度的問題，提出了一種基于多門全波形響應(yīng)的高精度gm-apd激光雷達系統(tǒng)及其測距方法。

本發(fā)明所述的基于多門全波形響應(yīng)的高精度gm-apd激光雷達系統(tǒng)，它包括激光器1、分光器2、pin探測器3、光學(xué)發(fā)射系統(tǒng)4、光學(xué)接收系統(tǒng)5、濾光片6、gm-apd探測器7和門控處理模塊8；

激光器1發(fā)射的激光信號經(jīng)分光器2后分別入射至光學(xué)發(fā)射系統(tǒng)4的入射端和pin探測器3的探測面上；光學(xué)發(fā)射系統(tǒng)4用于發(fā)射激光脈沖信號；

pin探測器3的探測信號輸出端連接門控處理模塊8的一個激光探測信號輸入端；

門控處理模塊8的另一個激光探測信號輸入端連接gm-apd探測器7的探測信號輸出端，光學(xué)接收系統(tǒng)5接收的激光脈沖信號經(jīng)濾光片6濾波后入射至gm-apd探測器7的探測面。

基于多門全波形響應(yīng)的高精度gm-apd激光雷達系統(tǒng)的測距方法，該方法的具體步驟為：

步驟一、激光器1發(fā)射激光，經(jīng)分光器2分光后，光學(xué)發(fā)射系統(tǒng)4向外發(fā)射激光脈沖信號，pin探測器3接收激光信號向門控處理模塊8發(fā)送觸發(fā)信號，門控處理模塊8接收到觸發(fā)信號后等待接收gm-apd探測器7探測的激光脈沖信號；

步驟二、門控處理模塊8將接收pin探測器3發(fā)射的觸發(fā)信號時間作為起始時間進行計時，并令△t＝1ns為一個時間段，當(dāng)gm-apd探測器7經(jīng)光學(xué)接收系統(tǒng)5在一個時間段內(nèi)累計接收到三個激光脈沖信號時，設(shè)定累計接收三個激光脈沖信號的時間段為n0；

步驟三、門控處理模塊8設(shè)定gm-apd探測器7的探測門為1ns，對n0時間段進行m次探測，記錄成功探測到激光脈沖的數(shù)目m(n0)；

步驟四、將gm-apd探測器7的探測門右側(cè)移動一個時間段n0+nright，nright的初始值為1，對n0+nright時間段進行m次的探測，記錄成功探測到激光脈沖的數(shù)目m(n0+nright)，判斷m(n0+nright)是否滿足若是，令nright＝nright+1，繼續(xù)執(zhí)行步驟四，否則，執(zhí)行步驟五；

步驟五、將gm-apd探測器7的探測門左側(cè)移動一個時間段n0-nleft，nleft的初始值為1，對n0-nleft時間段進行m次的探測，記錄成功探測到激光脈沖的數(shù)目m(n0-nleft)，判斷m(n0-nleft)是否滿足若是，令nleft＝nleft+1，繼續(xù)執(zhí)行步驟五，否則，執(zhí)行步驟六；

步驟六、利用n0-nleft到n0+nrig^ht所有時間段的計數(shù)結(jié)果繪制回波信號波形，所述回波信號波形的峰值位置為探測目標(biāo)位置，利用所述峰值位置對應(yīng)的時間獲得激光雷達系統(tǒng)與目標(biāo)的距離。

本發(fā)明所述的系統(tǒng)及測距方法通過多門響應(yīng)全波形的方法更加準(zhǔn)確的獲得回波信號波形，從而更加準(zhǔn)確的判斷回波信號峰值位置，從而提高gm-apd激光雷達在脈沖展寬嚴(yán)重環(huán)境下的測距精度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的基于多門全波形響應(yīng)的高精度gm-apd激光雷達系統(tǒng)的原理框圖；

圖2有多門全波形響應(yīng)的計數(shù)結(jié)果的回波信號波形圖；

圖3無多門全波形響應(yīng)的計數(shù)結(jié)果的回波信號波形圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

具體實施方式一、結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述的基于多門全波形響應(yīng)的高精度gm-apd激光雷達系統(tǒng)，它包括激光器1、分光器2、pin探測器3、光學(xué)發(fā)射系統(tǒng)4、光學(xué)接收系統(tǒng)5、濾光片6、gm-apd探測器7和門控處理模塊8；

激光器1發(fā)射的激光信號經(jīng)分光器2后分別入射至光學(xué)發(fā)射系統(tǒng)4的入射端和pin探測器3的探測面上；光學(xué)發(fā)射系統(tǒng)4用于發(fā)射激光脈沖信號；

pin探測器3的探測信號輸出端連接門控處理模塊8的一個激光探測信號輸入端；

門控處理模塊8的另一個激光探測信號輸入端連接gm-apd探測器7的探測信號輸出端，光學(xué)接收系統(tǒng)5接收的激光脈沖信號經(jīng)濾光片6濾波后入射至gm-apd探測器7的探測面。

具體實施方式二、本實施方式是對具體實施方式一所述的基于多門全波形響應(yīng)的高精度gm-apd激光雷達系統(tǒng)的進一步說明，分光器2的分光比例為1：99。

分光器將99％的光信號發(fā)射至光學(xué)發(fā)射系統(tǒng)，將1％的光信號發(fā)射至pin探測器。

具體實施方式三、本實施方式所述基于多門全波形響應(yīng)的高精度gm-apd激光雷達系統(tǒng)的測距方法，該方法的具體步驟為：

步驟一、激光器1發(fā)射激光，經(jīng)分光器2分光后，光學(xué)發(fā)射系統(tǒng)4向外發(fā)射激光脈沖信號，pin探測器3接收激光信號向門控處理模塊8發(fā)送觸發(fā)信號，門控處理模塊8接收到觸發(fā)信號后等待接收gm-apd探測器7探測的激光脈沖信號；

步驟二、門控處理模塊8將接收pin探測器3發(fā)射的觸發(fā)信號時間作為起始時間進行計時，并令△t＝1ns為一個時間段，當(dāng)gm-apd探測器7經(jīng)光學(xué)接收系統(tǒng)5在一個時間段內(nèi)累計接收到三個激光脈沖信號時，設(shè)定累計接收三個激光脈沖信號的時間段為n0；

步驟三、門控處理模塊8設(shè)定gm-apd探測器7的探測門為1ns，對n0時間段進行m次探測，記錄成功探測到激光脈沖的數(shù)目m(n0)；

步驟四、將gm-apd探測器7的探測門右側(cè)移動一個時間段n0+nright，nright的初始值為1，對n0+nright時間段進行m次的探測，記錄成功探測到激光脈沖的數(shù)目m(n0+nright)，判斷m(n0+nright)是否滿足若是，令nright＝nright+1，繼續(xù)執(zhí)行步驟四，否則，執(zhí)行步驟五；

步驟五、將gm-apd探測器7的探測門左側(cè)移動一個時間段n0-nleft，nleft的初始值為1，對n0-nleft時間段進行m次的探測，記錄成功探測到激光脈沖的數(shù)目m(n0-nleft)，判斷m(n0-nleft)是否滿足若是，令nleft＝nleft+1，繼續(xù)執(zhí)行步驟五，否則，執(zhí)行步驟六；

步驟六、利用n0-nleft到n0+nright所有時間段的計數(shù)結(jié)果繪制回波信號波形，所述回波信號波形的峰值位置為探測目標(biāo)位置，利用所述峰值位置對應(yīng)的時間獲得激光雷達系統(tǒng)與目標(biāo)的距離。

本實施方式首先根據(jù)三脈沖方法發(fā)現(xiàn)目標(biāo)。我們選取△t＝1ns為一個小時間段，在激光發(fā)射脈沖信號觸發(fā)pin探測器作為起始信號時間，然后每△t＝1ns叫做一個時間段。此時不設(shè)定探測門，gm-apd從激光信號發(fā)射就被激活，等待的回波信號，首先我們發(fā)射多次激光信號脈沖，其中接收機在某個時間段最先累計到三個脈沖，就先確定目標(biāo)的大概位置，對應(yīng)的時間段為n0。

然后將探測門設(shè)定為1ns，對n0的時間段進行m次的探測，記錄下成功接收到脈沖的數(shù)目m(n0)。再然后將探測門向右側(cè)移動一個，測量n0+1時間段，同樣也進行m次的探測，記錄下成功接收到脈沖的數(shù)目m(n0+1)，判斷m(n0+1)是否滿足若滿足，測量n0+nright時間段，令nright＝nright+1不斷的進行循環(huán)，循環(huán)過程中不斷的判定，計數(shù)的結(jié)果必須滿足大于第n0段的計數(shù)結(jié)果m(n0)的倍，也就是滿足循環(huán)才繼續(xù)進行，否則停止向右的循環(huán)。

當(dāng)停止向右的循環(huán)，同理向左循環(huán)。測量n0-nleft時間段，nleft＝nleft+1不斷的進行循環(huán)，分別記錄下第n0-nleft時間段的計數(shù)結(jié)果m(n0-nleft)。當(dāng)測量計數(shù)結(jié)果不滿足時，停止循環(huán)。

這樣我們就獲得了從n0-nleft到n0+nright內(nèi)所有時間段的計數(shù)結(jié)果，這些計數(shù)結(jié)果描繪出來的是沒有受到之前信號響應(yīng)影響的回波信號波形，然后進行峰值的查找，就可以獲得更精確的回波信號位置，從而得到更高精度的測距信息。

由圖2和圖3可以看出傳統(tǒng)的gm-apd沒有采用本發(fā)明多門全波形響應(yīng)的計數(shù)結(jié)果如圖2所示，計數(shù)結(jié)果趨向于響應(yīng)脈沖的前部，這是由于gm-apd一旦被觸發(fā)，在死時間之內(nèi)就不會再響應(yīng)后來的信號。圖3就是本發(fā)明的門控多門全波形響應(yīng)的計數(shù)結(jié)果，它通過一個窄的時間門可以有效的去除其他部分信號的影響，因此本發(fā)明的門控多門全波形響應(yīng)的計數(shù)結(jié)果更加接近回波信號，從而可以有效的保證測距精度。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。