基于线阵APD探测器的脉冲式一维非扫描激光雷达系统

郑睿童; 吴冠豪

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基于线阵APD探测器的脉冲式一维非扫描激光雷达系统

郑睿童, 吴冠豪

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郑睿童, 吴冠豪. 基于线阵APD探测器的脉冲式一维非扫描激光雷达系统[J]. 红外与激光工程, 2012, 41(1): 96-100.

引用本文:

郑睿童, 吴冠豪. 基于线阵APD探测器的脉冲式一维非扫描激光雷达系统[J]. 红外与激光工程, 2012, 41(1): 96-100.

ZHENG Rui-Tong, WU Guan-Hao. Pulsed one-dimensional scannerless LiDAR system based on linear APD array[J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(1): 96-100.

Citation:

ZHENG Rui-Tong, WU Guan-Hao. Pulsed one-dimensional scannerless LiDAR system based on linear APD array[J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(1): 96-100.

基于线阵APD探测器的脉冲式一维非扫描激光雷达系统

1.
清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室,北京100084

Pulsed one-dimensional scannerless LiDAR system based on linear APD array

1.
State Key Laboratory of Precision Measurement Technology and Instruments,Department of Precision Instruments,Tsinghua University,Beijing 100084,China

摘要: 介绍了非扫描激光雷达的原理，描述了研制的基于线阵APD雪崩光电二极管的一维非扫描激光雷达系统。该系统使用线阵APD作为探测器，红外脉冲式纳秒激光器作为探测光源，利用飞行时间法实现了目标的一维距离图像的非扫描测量。系统使用了APD多通道并行前置放大电路，并利用模拟开关控制高速继电器进行多通道轮询切换，实现了APD阵列的多通道驱动，并有效地降低了通道间的串扰。进行了多组6 ~18 m的一维距离成像实验，结果表明系统的距离分辨率优于10 cm，各通道的平均测距标准偏差约为8.6 cm。该系统的设计为将来的面阵APD二维非扫描激光雷达的研制奠定了基础。
- 非扫描激光雷达 /
- 线阵APD /
- 脉冲式激光测距
Abstract: The principle of scannerless LiDAR was introduced. The developed one-dimensional scannerless LiDAR system based on linear APD was described. Linear array APD and infrared pulsed nanosecond laser were employed as detector and probe light source respectively. By using the time-of-flight pulsed laser rangefinding technique, the one-dimensional scannerless distance image of the target could be obtained. Parallel multi-channel pre-amplifiers were implemented and high-speed relays were used to switch between channels, by which, the isolation of channels were improved effectively. Several groups of one-dimensional distance imaging experiments were carried out. The results illustrate that the resolutions of multi-channel distance imaging are better than 10 cm and the average standard deviation for channels is approximate to 8.6 cm. The design in this system provides the basis on developing the two-dimensional scannerless LiDAR by APD planar array.
- scannerless LiDAR /
- linear APD /
- pulsed laser rangefinding

[1]	Wang Jianyu, Hong Guanglie. Technologies and applications of laser active remote sensing[J]. Laser Infrared, 2006 (S1): 742-748. (in Chinese)
[2]	王建宇, 洪光烈. 激光主动遥感技术及其应用[J]. 激光与红外, 2006(S1): 742-748.
[3]	李密, 宋影松, 虞静, 等. 高精度激光脉冲测距技术[J]. 红外与激光工程, 2011, 40(8): 1469-1473.
[4]	Li Mi, Song Yingsong, Yu Jing, et al. High precision laser pulse distance measuring technology[J]. Infrared and Laser Engineering, 2011, 40(8): 1469-1473. (in Chinese)
[5]	Aloysius Wehr, Uwe Lohr. Airborne laser scanning―an introduction and overview[J]. ISPRS Journal of Photogrammetry Remote Sensing, 1999, 54: 68-82.
[6]	姜燕冰. 面阵成像三维激光雷达[D]. 杭州: 浙江大学, 2009.
[7]	Jiang Yanbing. Array imaging three dimensional ladar[D]. Hangzhou: Zhejiang University, 2009. (in Chinese)
[8]	胡春生. 脉冲半导体激光器高速三维成像激光雷达研究[D]. 长沙: 国防科技大学, 2005.
[9]	刘晓波, 李丽. 基于APD阵列的闪光雷达光学系统设计[J]. 红外与激光工程, 2009, 38(5): 893-896.
[10]	Heikki Ailisto, Veli Heikkinen, Risto Mitikka, et al. Scannerless imaging pulsed-laser range finding[J]. Journal of Optics A: Pure and Applied Optics, 2002, 4: S337.
[11]	郑睿童, 吴冠豪. 红外半导体脉冲激光测距系统[J]. 红外与激光工程, 2010, 39(S): 134-138.
[12]	Heinrichs, R M, Aull, B F, Marino, R M, et al. Three-dimensional laser radar with APD arrays[C]//Laser Radar Technology and Applications VI, 2001, 4377: 106-117.
[13]	Hu Chunsheng. Investigation into the high-speed pulsed laser diode 3D-imaging ladar[D]. Changsha: National University of Defense Technology, 2005. (in Chinese)
[14]	Liu Xiaobo, Li Li. Design of the optical system of flash lidar based on an APD array[J]. Infrared and Laser Engineering, 2009, 38(5): 893-896. (in Chinese)
[15]	Zheng Ruitong, Wu Guanhao. Infrared pulsed semiconductor laser range finder[J]. Infrared and Laser Engineering, 2010, 39(S): 134-138. (in Chinese)

[1]	张笑宇, 王凤香, 郭颖, 王文娟, 罗永锋, 武文, 侯佳, 姜紫庆, 彭梓强, 黄庚华, 舒嵘. 基于InGaAs单光子探测器的线阵扫描激光雷达及其光子信号处理技术研究 . 红外与激光工程, 2023, 52(3): 20220474-1-20220474-9. doi: 10.3788/IRLA20220474
[2]	姜云, 郭锐, 刘荣忠, 武军安. 末敏弹线阵列激光雷达的距离像分割方法 . 红外与激光工程, 2020, 49(1): 0126002-0126002(8). doi: 10.3788/IRLA202049.0126002
[3]	马乐, 陆威, 姜鹏, 刘迪, 王鹏辉, 孙剑峰. 基于匹配滤波的Gm-APD激光雷达三维重构算法研究 . 红外与激光工程, 2020, 49(2): 0205006-0205006. doi: 10.3788/IRLA202049.0205006
[4]	曹杰, 郝群, 张芳华, 徐辰宇, 程阳, 张佳利, 陶禹, 周栋, 张开宇. APD三维成像激光雷达研究进展 . 红外与激光工程, 2020, 49(9): 20190549-1-20190549-10. doi: 10.3788/IRLA20190549
[5]	白涛, 陈远金, 戴放, 徐春叶, 刘小淮, 吕江萍, 刘成玉, 李秋利, 沈吉. 大面阵InGaAs基线性APD单片激光雷达读出电路 . 红外与激光工程, 2020, 49(8): 20190529-1-20190529-6. doi: 10.3788/IRLA20190529
[6]	张顺, 黄玉春, 张文俊. 基于共面约束的多线激光雷达相对位置关系检校 . 红外与激光工程, 2019, 48(3): 330003-0330003(9). doi: 10.3788/IRLA201948.0330003
[7]	刘迪, 孙剑峰, 姜鹏, 高尚, 周鑫, 王鹏辉, 王骐. GM-APD激光雷达距离像邻域KDE重构 . 红外与激光工程, 2019, 48(6): 630001-0630001(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0630001
[8]	武军安, 郭锐, 刘荣忠, 刘磊, 柯尊贵. 末敏弹线阵激光雷达对地面装甲目标的提取方法 . 红外与激光工程, 2019, 48(3): 330002-0330002(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0330002
[9]	陈超, 王章军, 宋小全, 张涛, 杜立彬, 孟祥谦, 刘兴涛, 李先欣, 李辉, 庄全风, 王秀芬. 扫描式气溶胶激光雷达研制与观测研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1230009-1230009(7). doi: 10.3788/IRLA201847.1230009
[10]	夏润秋, 陈青山, 刘洋, 肖立亮. 线阵光纤激光相干合成角度扫描控制方法研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(9): 906006-0906006(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0906006
[11]	薛莉, 翟东升, 李祝莲, 李语强, 熊耀恒, 李明. 激光测距中APD阵列探测信噪比分析 . 红外与激光工程, 2017, 46(3): 306001-0306001(8). doi: 10.3788/IRLA201746.0306001
[12]	张月, 王睿, 杨海峰. 线阵碲镉汞探测器对纳秒脉冲激光的反常响应规律及机理 . 红外与激光工程, 2017, 46(10): 1003003-1003003(7). doi: 10.3788/IRLA201748.1003003
[13]	周颖捷, 周安然, 孙东松, 强希文, 封双连. 差分像移大气湍流廓线激光雷达的研制 . 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1130001-1130001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.1130001
[14]	孙剑峰, 姜鹏, 张秀川, 周鑫, 付宏明, 高新江, 王骐. 32×32面阵InGaAs Gm-APD激光主动成像实验 . 红外与激光工程, 2016, 45(12): 1206006-1206006(5). doi: 10.3788/IRLA201645.1206006
[15]	徐璐, 张宇, 张勇, 杨旭, 杨成华, 王强, 赵远. 衰减片提高多脉冲Gm-APD激光雷达的探测性能 . 红外与激光工程, 2016, 45(9): 906003-0906003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0906003
[16]	封双连, 强希文, 宗飞, 李志朝, 常金勇, 赵军卫, 吴敏, 江钰. 湍流廓线激光雷达的数据处理方法 . 红外与激光工程, 2015, 44(S1): 220-224.
[17]	徐璐, 张勇, 张宇, 杨旭, 杨成华, 王强, 赵远. 四Gm-APD探测器提高激光雷达探测性能的研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(9): 2583-2587.
[18]	杨成华, 张勇, 赵远. 基于点阵照明的APD阵列外差激光雷达外差效率的提高 . 红外与激光工程, 2014, 43(10): 3269-3275.
[19]	张勇, 曹喜滨, 吴龙, 赵远. 线性增益调制激光雷达系统参数对测距精度的影响 . 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1458-1462.
[20]	邱伟成, 王睿, 许中杰, 程湘爱. 基于CTIA的PV-HgCdTe线阵近红外激光响应特性 . 红外与激光工程, 2013, 42(6): 1394-1398.

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基于线阵APD探测器的脉冲式一维非扫描激光雷达系统

1. 清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室,北京100084

刊出日期: 2012-01-25

关键词:

摘要: 介绍了非扫描激光雷达的原理，描述了研制的基于线阵APD雪崩光电二极管的一维非扫描激光雷达系统。该系统使用线阵APD作为探测器，红外脉冲式纳秒激光器作为探测光源，利用飞行时间法实现了目标的一维距离图像的非扫描测量。系统使用了APD多通道并行前置放大电路，并利用模拟开关控制高速继电器进行多通道轮询切换，实现了APD阵列的多通道驱动，并有效地降低了通道间的串扰。进行了多组6 ~18 m的一维距离成像实验，结果表明系统的距离分辨率优于10 cm，各通道的平均测距标准偏差约为8.6 cm。该系统的设计为将来的面阵APD二维非扫描激光雷达的研制奠定了基础。