激光三维成像雷达的低功耗和小型化之路

本文摘要：中科院上海光机所陈卫标研究员课题组积极开展了基于高速伪随机码调制和单光子计数的激光三维光学雷达技术的研究。这一技术顾及了低峰值功率和低光学速度两方面，因而可以在不损失光学速度的情况下已完成系统的低功耗简化和小型化。 自激光问世以来，激光雷达技术很快发展，三维光学激光雷达技术堪称沦为发展的主流。

中科院上海光机所陈卫标研究员课题组积极开展了基于高速伪随机码调制和单光子计数的激光三维光学雷达技术的研究。这一技术顾及了低峰值功率和低光学速度两方面，因而可以在不损失光学速度的情况下已完成系统的低功耗简化和小型化。

　　自激光问世以来，激光雷达技术很快发展，三维光学激光雷达技术堪称沦为发展的主流。传统的基于必要观测模式的三维光学雷达主要有两种工作方式：　　一是使用高峰值功率的单脉冲激光展开飞行中时间测距，这种方法必须能产生高峰值功率、较宽脉长脉冲激光的激光器，但是激光器研制成本高，可玩性大，且无法小型化。　　二是使用时间涉及单光子计数的方法，这种方法虽然可以在较低峰值功率下工作，但必须较长的看著时间来创建光子随时间的产于函数，因而严重影响光学速度。

　　图课题组部分成员合影　　为解决上述方法不存在的问题，中国科学院上海光学精密机械研究所的陈卫标研究员课题组积极开展了基于高速伪随机码调制和单光子计数的激光三维光学雷达技术的研究，并已完成了室外环境下的检验实验。涉及研究成果公开发表在ChineseOpticsLetters2016年第11期上（Y.F.Zhang,etal.,Three-dimensionalimaginglidarsystembasedonhighspeedpseudorandommodulationandphotoncounting）。

图基于高速伪随机码调制和单光子计数的三维光学激光雷系统及其光学效果图。(该系统顾及了低峰值功率升空和低光学速度两方面，并顺利取得了1.2km范围内的目标的高分辨率三维图像。)　　基于高速伪随机码调制和单光子计数的激光三维光学雷达原理如下：　　伪随机码具备锐利的自相关性和极低的互相关性，因此通过涉及运算的方法可以将水淹在噪声中的伪随机编码方位萃取出来，通过计算出来升空脉冲串和接到脉冲串的时间间隔才可取得目标距离，因应扫瞄系统则可取得三维图像。　　这种方法使用较低功率编码升空和单光子接管的方式，一方面减少了对激光器峰值功率的拒绝，另一方面可以通过单次涉及运算取得距离值，减少看著时间。

与传统方式比起，这一技术顾及了低峰值功率和低光学速度两方面，因而可以在不损失光学速度的情况下已完成系统的低功耗简化和小型化。　　该篇论文报导了与系统距离1.2km的目标的室外光学结果，取得了高质量的三维图像。课题组的陈卫标研究员指出，该技术兼备灵敏度低和光学速率慢的优势，尤其合适远距离激光三维光学和观测，具备十分好的发展潜力。　　先前工作目的构建系统的小型化、低功耗化以及适当算法的改良，更进一步提高在低噪声情况下光学的信噪比。

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