基于光纤阵列耦合的多波束光子计数激光三维成像雷达航空模拟器的设计与验证

摘要

光子计数探测机制具有很高的探测效率,与线性探测体制相比,灵敏度高出2-3个数量级,采用这种机制能够为激光雷达系统节约大量的空间和能量资源,适合于航天应用.作者使用1x8的光纤阵列分别耦合进入8个盖革工作模式APD,实现了一台光子计数激光雷达航空模拟器.静态成像试验表明该光子计数激光雷达可以在平均回波光电子在0.04个的前提下实现强太阳背景光环境工作.对于航空模拟试验,限于较少的累积次数和运动平台,探测概率和像素密度会较静态成像有所降低.本文介绍了最新的基于光纤阵列耦合的多波束光子计数激光雷达航空模拟器,该系统针对星载激光雷达,对光子计数距离相关和噪声滤除算法进行了改进.激光雷达接收到的平均回波光电子数约为4个,系统噪声约为0.7MHz,设定数据提取阈值为THD=3,经过多重滤波算法处理,数据提取的虚警率低于6×10?7,真实数据的提取概率达到99.9％以上.