星载高光谱分辨率激光雷达的高光谱探测分光比优化分析

高光谱分辨率激光雷达具有分离大气分子散射和气溶胶散射的固有特性,无需假设激光雷达比即可反演气溶胶后向散射系数和消光系数。但由于全球大气气溶胶分布不均匀,造成分子信号接收的高光谱探测通道与参考通道的回波信号信噪比变化大,最终导致反演误差变大。因此必须考虑两通道的接收能量优化分配以减少反演误差。基于回波信号与气溶胶的分布相关机理,将全球气溶胶分布分为三种类型,分析并比较分子通道与平行参考通道的信噪比和反演误差随分光比变化,得到了各大气模式下优化的分光比。

基于单光子雪崩二极管的激光雷达建模与仿真

基于单光子雪崩二极管(SPAD)的激光雷达凭借其灵敏度高、探测距离远、集成度高等优点被广泛应用于三维感知领域。SPAD激光雷达系统中包含各种功能的子模块。研究这些子模块对激光雷达系统性能的影响有助于进一步优化系统方案,提高研发效率,降低研发成本。因此,从系统子模块的特性出发,利用时间相关单光子计数技术(TCSPC)和蒙特卡罗法建立了基于SPAD的激光雷达模型,得到了被动复位电路和主动复位电路、单事件首光子时间数字转换器(TDC)和多事件TDC对系统性能的影响。结果表明:在目标飞行时间为20 ns、环境光为50×10^(3) lx、目标反射率为10%的条件下,主动复位电路与被动复位电路的系统性能基本相当;当目标反射率增加到50%后,主动复位电路的系统性能优于被动复位电路;类似地,多事件TDC的系统性能优于单事件首光子TDC,主要表现在,与单事件首光子TDC相比,多事件TDC的噪声本底计数为均匀分布,其信号计数的峰值更易大于噪声本底计数的峰值,寻峰算法更简单,算力需求更少。仿真结果表明,为使系统性能最优化,SPAD集成芯片的后端子模块应采用主动复位电路和多事件TDC的组合架构。