激光雷达探测性能：Gm-APD的累积探测研究

"本文详细研究了盖革模式雪崩光电二极管(Gm-APD)在激光雷达探测性能上的应用，特别是在单脉冲测距和长死时间条件下，通过单个Gm-APD进行多次累积探测的效果。研究中探讨了探测概率(PD)和虚警概率(PFA)，以及目标区间在选通门内的位置和平均信号光电子数对这两项性能指标的影响。此外，还对比分析了不同累积次数下PD和PFA的变化。结果表明，累积探测能有效提升探测性能，只需累积探测3次就能显著改善效果；优化选通门的开启时间也能提高探测性能；接收激光脉冲时，产生4个光电子即可使探测性能接近最优。" 本文关注的是激光雷达系统的探测技术，具体是采用盖革模式雪崩光电二极管(Gm-APD)作为探测器的性能分析。Gm-APD因其在低光照条件下的高灵敏度而被广泛应用于单光子探测，尤其适用于激光雷达系统。在长死时间条件下，Gm-APD可能会受到响应速度限制，影响其探测效率。然而，通过单脉冲多次累积探测的方法，可以克服这一问题。 作者首先从Gm-APD的单光子探测模型出发，建立理论框架来研究探测性能。他们考察了目标物体在选通门中的位置变化，发现这直接影响探测概率(PD)和虚警概率(PFA)。同时，他们发现平均信号光电子数的变化也对这两个关键参数有显著影响。 通过理论研究和数值计算，作者揭示了累积探测策略的优势。累积探测不仅能够提高PD，降低PFA，而且只需进行3次累积探测，性能提升就非常明显。此外，选通门的开启时间控制也是关键，合理设置可以进一步优化探测性能。在实际应用中，即使在接收单个激光脉冲时，只要产生4个光电子，探测性能就能够达到相当高的水平，这对于降低系统复杂性和提高能效具有重要意义。 此项研究对于提升激光雷达的探测能力，尤其是在低光照或长距离探测场景下，提供了重要的理论依据和技术指导。同时，对于优化Gm-APD在激光雷达系统中的应用策略，以及未来相关探测器设计与改进具有深远的参考价值。