[发明专利]一种单光子激光雷达多探测器条件下的测距精度评估方法

摘要

本发明涉及一种单光子激光雷达在多个探测器条件下的测距精度评估方法。本发明首先建立单光子激光雷达在多个探测器条件下的测距精度模型，测距精度由测距系统误差和随机误差组成，得出测距精度与激光雷达的系统参数、被测目标参数和测量时的环境参数的数学关系式。根据激光雷达的系统参数、被测目标参数和测量时的环境参数，可以快速评估出单光子激光雷达的测距精度。该测距精度评估方法，具有很好向下的兼容性，当探测器个数等于1时，与现有的单个探测器条件下单光子激光雷达测距精度评估方法相同，可以直接替代现有的单个探测器条件下单光子激光雷达测距精度评估方法。

主权项

1.一种单光子激光雷达多探测器条件下的测距精度评估方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，设定单光子激光雷达系统参数，即激光单脉冲发射能量E_t，激光频率υ，激光雷达探测器的量子效率η_q，光学系统的传输效率η_r，接收光学望远镜的有效口径面积A_r；设定被探测目标参数，即发射光学系统光轴与目标法线的夹角θ_g，目标反射率β_r，激光雷达与目标之间的距离z；设定测量时环境参数，即激光雷达与目标的单程大气透过率T_a，计算单次激光脉冲得到的平均信号光子数N_s；步骤2，设定激光雷达系统参数，即激光光束发散角θ_T，发射脉冲宽度σ_f；设定被测目标参数，即激光雷达与目标之间的距离z，发射光学系统光轴与目标法线的夹角θ_g，地表目标粗糙度Std(Δξ)，计算激光雷达接收脉冲宽度σ_s；步骤3，根据步骤1计算得出的单次激光脉冲得到的平均信号光子数N_s和步骤2计算得出的激光雷达接收脉冲宽度σ_s，另设定激光雷达探测器个数n，单位时间内的噪声光子数f_n，计算单光子激光雷达多探测器条件下的激光飞行时间均值步骤4，根据步骤1和步骤2分别计算得出的单次激光脉冲得到的平均信号光子数N_s和激光雷达接收脉冲宽度σ_s，另设定激光雷达探测器个数n，单位时间内的噪声光子数f_n，基于下方公式计算单光子激光雷达多探测器条件下的测距系统误差R_a；步骤5，根据步骤1和步骤2分别计算得出的单次激光脉冲得到的平均信号光子数N_s和激光雷达接收脉冲宽度σ_s，另设定激光雷达探测器个数n，单位时间内的噪声光子数f_n，基于下方公式计算单光子激光雷达多探测器条件下的测距随机误差R_p；步骤6，根据步骤1、步骤2和步骤3分别计算得出的单次激光脉冲得到的平均信号光子数N_s、激光雷达接收脉冲宽度σ_s和激光飞行时间均值另设定激光雷达探测器个数n，单位时间内的噪声光子数f_n，根据下方公式计算单光子激光雷达多探测器条件下的测距整体误差R_ss；