基于Geiger-mode APD的激光雷达探测性能深度分析

本文主要探讨了基于Geiger-mode（盖革模式）雪崩光电二极管（APD）的激光雷达性能分析。Geiger-mode APD是一种先进的光探测器，其独特的特性使得它在激光雷达系统中具有显著优势。激光雷达是通过发射激光脉冲并测量其反射回来的时间来实现距离测量的关键设备。 首先，文章介绍了背景，即针对基于Geiger-mode APD阵列的激光雷达，提出了一个系统性的探测性能评估方法。这种模式下，APD的检测能力取决于其对光子的高效响应以及对暗电流噪声的有效抑制。作者重点分析了单个Geiger-mode APD像素的性能，包括探测概率、虚警概率和漏警概率，这些都是衡量激光雷达性能的重要指标。 对于单个像素，研究发现当接收的单脉冲能量在2到10公里范围内的目标时，随着脉冲能量的增加，探测概率会提升；然而，当能量超过200微焦耳时，探测概率趋于稳定。这表明，在优化的能量水平下，Geiger-mode APD能够更有效地捕捉回波信号。 文章还引入了多脉冲阈值探测法，这种方法在信号强度较弱时可以提高探测概率，同时降低虚警概率。虚警是指误将背景噪声识别为有用信号，而漏警则是未能正确检测到实际存在的信号。通过仿真研究，作者揭示了多脉冲阈值探测策略如何动态调整这些参数，以优化整体系统性能。 三维成像、激光雷达的精确度和可靠性都与Geiger-mode APD的性能密切相关。因此，本文的结果对于设计和优化高精度、低噪声的激光雷达系统具有重要的理论指导意义，尤其是在航空或夜间环境下的应用。 此外，作者方照勋等人为在读硕士研究生，他们的研究专注于激光雷达发射端的射频信号源和信号处理技术，这表明他们的工作不仅限于理论分析，还结合了实际应用的需求。 这篇文章深入探讨了Geiger-mode APD在激光雷达中的关键作用，为提升激光雷达的性能提供了实用的分析方法和技术策略，对于推动该领域的发展具有重要价值。