激光雷达信号采集系统：模拟与光子计数融合提升动态范围

本文主要探讨了一种创新的激光雷达信号采集系统的设计，旨在提升激光雷达的测量动态范围。该系统采用了模拟与光子计数融合的方法，这在现代光学成像和测距技术中是一项关键的进步。设计的核心是双通道前置放大器，通过多级放大技术实现了模拟信号和光子计数信号的集成处理，这种技术有助于提高信号的精度和信噪比。 前置放大器的设计是系统的关键组成部分，它负责接收并增强来自激光雷达的微弱信号，无论是连续的模拟信号还是突发的光子计数事件。设计者利用激光雷达信号模拟源进行了系统性能的初步验证，通过测量光电倍增管（PMT）的工作特性，如坪特性（线性度）和脉冲高度分布，精确地确定了PMT的工作高压和鉴别电平，以优化其性能。 实验部分对模拟通道和光子计数通道进行了独立测试，评估了它们各自的性能指标，包括灵敏度、动态范围和噪声水平。此外，研究还着重考察了两个通道在实际应用中的可拼接性，这对于在不同光照条件下保持稳定性能至关重要。结果显示，设计的信号采集系统在性能上超越了LICEL公司生产的瞬态记录仪TR20-160，证明了其在复杂环境下的优越表现。 通过将模拟通道和光子计数通道的有效信号进行融合，该系统成功地拓宽了激光雷达的动态范围，这意味着它能更准确地捕捉到更广泛的回波信号，包括低能量和高能量的信号，从而提高了测量的精确性和可靠性。这种技术对于诸如环境监测、自动驾驶、无人机导航等领域具有重要的应用潜力。 本文的贡献在于提供了一种高效且具有扩展性的激光雷达信号采集解决方案，通过模拟与光子计数融合，显著提升了激光雷达的性能，为未来光学测距技术的发展开辟了新的道路。关键词集中在测量、激光雷达、信号采集系统和模拟与光子计数融合技术上，这些领域的研究者和工程师可以从中获得有价值的参考和启示。