[发明专利]一种单光子激光雷达主被动成像探测系统

说明书

本发明公开了一种单光子激光雷达主被动成像探测系统，包括：激光发射分系统、激光接受分系统、时序控制和数据处理分系统；激光发射分系统用于实现脉冲激光发射，并同时输出出光同步信号；时序控制和数据处理分系统用于接收激光发射分系统输出的出光同步信号，并为激光接收分系统输出触发信号，同时处理激光接收分系统输出的探测数据；激光接收分系统按照预设频率或基于时序控制和数据处理分系统输出的触发信号进行信号接收；单光子激光雷达主被动成像探测系统以被动工作模式或主被动协同工作模式进行成像探测。通过将单光子激光主动成像探测和单光子被动成像探测有机结合，实现了对目标的主被动成像探测。

技术领域

本发明属于雷达成像技术领域，尤其涉及一种单光子激光雷达主被动成像探测系统。

背景技术

单光子探测器(SPD,single-photon detector)是一种能够响应光子量级信号的高灵敏度光电探测器，是单光子雷达探测、量子通信等领域的基础。随着基础软硬件技术的不断发展，以盖革焦平面相机为基础的单光子激光非扫描激光雷达三维成像探测技术越来越受到人们的关注，并推出了较多的研究成果，在作用距离、成像效果等方面都有了较大的提升，具有较高的应用价值。

单光子激光雷达成像探测系统一般都工作在主动成像探测模式，通过本地向发射脉冲激光，照射到目标后发生反射，再由激光接收系统接收目标反射的激光信号，实现对目标的探测。然而，研究发现在一些情况下，系统可以工作在被动模式，即系统接收目标反射的背景光信号，实现对目标的被动成像探测。被动工作模式增加了系统工作的隐蔽性和灵活性，使系统功能更加丰富。

目前，针对单光子被动成像探的相关系统较少，实现主动探测和被动探测有机结合的方案更是几乎没有，亟需研发一种单光子激光雷达主被动成像探测系统。

发明内容

本发明的目的在于：为了克服现有技术问题，公开了一种单光子激光雷达主被动成像探测系统，本发明通过将单光子激光主动成像探测和单光子被动成像探测有机结合，实现了对目标的主被动成像探测，提高了系统成像探测效率和质量，增加系统任务灵活性。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种单光子激光雷达主被动成像探测系统，所述单光子激光雷达主被动成像探测系统包括：激光发射分系统、激光接受分系统、时序控制和数据处理分系统；其中，所述激光发射分系统用于实现脉冲激光发射，并同时输出出光同步信号；所述时序控制和数据处理分系统用于接收激光发射分系统输出的出光同步信号，并为激光接收分系统输出触发信号，同时处理激光接收分系统输出的探测数据；所述激光接收分系统按照预设频率或基于时序控制和数据处理分系统输出的触发信号进行信号接收；所述单光子激光雷达主被动成像探测系统以被动工作模式或主被动协同工作模式进行成像探测。

根据一个优选的实施方式，当所述单光子激光雷达主被动成像探测系统以被动工作模式进行成像探测时：

激光接收分系统中的探测器以预设频率工作在内触发探测模式，并将获得的被动探测数据输送至时序控制和数据处理分系统；

所述时序控制和数据处理分系统将接受的被动探测数据分配至被动成像数据处理模块，由所述被动成像数据处理模块完成被动数据处理，并输出被动成像探测结果。

根据一个优选的实施方式，所述被动成像数据处理模块的数据处理流程包括：将接收的被动探测数据依次进行数据预处理、数据累加、成像结果优化处理从而获得被动成像探测结果。

根据一个优选的实施方式，数据预处理步骤，将接收的被动探测数据的光子计数信号转化为强度信号；

数据累加步骤，将连续输入的被动探测数据中若干帧数据对应像素的强度累加，得到一帧光子被动成像数据；

成像结果优化步骤，利用图像处理算法从被动成像探测数据中提取目标被动成像。