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激光测距中APD阵列探测信噪比分析
Signal-to-noise ratio analysis on APD arrays in laser ranging

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薛莉 1   翟东升 2   李祝莲 2   李语强 2   熊耀恒 2   李明 1  
文摘 APD阵列可提高光子探测效率,然而在回波探测概率提高的同时提高噪声探测概率,因此需合理选择阵列单元数以提高探测信噪比。根据回波和噪声在距离门内的分布情况,结合光子探测概率,建立了盖革模式下APD阵列探测信噪比随阵列单元数的变化模型。讨论了回波光子数、背景噪声强度、回波在门控内位置、占空比等因素对探测信噪比的影响。分析结果表明,提高回波光子数、探测器占空比、轨道预报精度有助于增加APD阵列的探测信噪比;4元APD阵列适用于回波光子数小于0.1、门控内噪声光子数小于1的观测情况,而回波和噪声强度较强时,25元APD阵列能够取得相对较优的探测信噪比。建立的APD阵列探测信噪比模型有助于快速选择APD阵列单元数以达到较高探测信噪比。
其他语种文摘 APD arrays provide an efficient method for photon detection probability improvement. However, the noise detection probability increases as well as the echo detection probability. Properly choosing the unit number of APD arrays means a lot for signal-to-noise ratio (SNR) improvement. In this article, according to the photon detection probability in the Geiger-mode, the SNR model with the unit number N was established based on the distribution of echoes and noise within the range gate. Effects of number of echoes, noise rate, location of echoes and fill factor were discussed. Analytical results show that larger number of echoes, higher fill factor and more precise orbit prediction help increase the SNR with APD arrays. 4 -unit APD arrays are enough for laser ranging with echo number smaller than 0.1 and noise number within the range gate smaller than 1, while when there are large number of echoes and noise, 25-unit APD arrays will achieve a better SNR. The established SNR model for APD arrays will help for proper unit number selection to achieve the best SNR.
来源 红外与激光工程 ,2017,46(3):0306001-1-0306001-8 【核心库】
DOI 10.3788/IRLA201746.0306001
关键词 激光测距 ; APD阵列 ; 探测信噪比 ; 探测概率 ; 占空比
地址

1. 北京跟踪与通信技术研究所空间目标测量重点实验室, 北京, 100094  

2. 中国科学院云南天文台, 云南, 昆明, 650011

语种 中文
文献类型 研究性论文
ISSN 1007-2276
学科 测绘学
基金 国家自然科学基金 ;  国家863计划
文献收藏号 CSCD:5957282

参考文献 共 18 共1页

1.  Sosnica K. Satellite laser ranging to GPS and GLONASS. Journal of Geodesy,2015,89(7):725-743 被引 6    
2.  李密. 高精度激光脉冲测距技术. 红外与激光工程,2011,40(8):1469-1473 被引 11    
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13.  寇松峰. 基于4元APD阵列的激光测距技术研究. 激光与红外,2008,38(6):537-540 被引 8    
14.  徐璐. 盖革模式雪崩光电二极管激光雷达累积探测性能的研究. 中国激光,2012,39(4):200-205 被引 3    
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16.  Luo H. Maximum detection range limitation of pulse laser radar with Geiger-mode avalanche photodiode array. Journal of Modern Optics,2015,62(9):761-768 被引 2    
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引证文献 4

1 李国元 距离门宽度对单光子激光测高卫星探测概率及测距精度的影响 测绘学报,2018,47(11):1487-1494
被引 6

2 高琳华 金属–无机半导体–金属光电探测器的研究进展 红外与激光工程,2020,49(8):20201025
被引 0 次

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