模块化SPAD直接飞行时间深度传感器在宽动态范围LiDAR系统中的分析

"这篇论文分析了一种基于SPAD（单光子雪崩二极管）的模块化直接飞行时间深度传感器架构，适用于具有宽动态范围的场景中的激光雷达系统。作者探讨了这种技术的高速度、长距离精确测距以及在高背景噪声环境下的鲁棒性优势。" 在激光雷达（Light Detection and Ranging，LiDAR）系统中，对深度感知的需求日益增长，推动了直接飞行时间（Direct Time-of-Flight, DTOF）成像传感器的发展。这些传感器利用时间相关单光子计数（Time-Correlated Single-Photon Counting, TCSPC）技术，能在长距离和高背景噪声条件下实现快速且精确的距离测量。 DTOF传感器的工作原理是通过发射周期性的光源（通常是脉冲激光器）到目标物体，然后由高性能的光子探测器——SPAD来检测反射光子的到达时间。SPAD是一种特殊的光电探测器，它能在一个光子撞击时引发雪崩效应，从而实现单光子级别的敏感度。在DTOF系统中，通过测量光子从发射到接收的时间差，可以计算出目标的距离，因为光速是已知的。 本研究论文由Preethi Padmanabhan、Chao Zhang和Edoardo Charbon共同撰写，他们分别来自瑞士洛桑联邦理工学院的先进量子架构实验室（AQUA）和荷兰代尔夫特理工大学的应用量子架构实验室。作者们探讨了如何设计一个模块化的SPAD传感器架构，以适应具有宽动态范围的场景，这在实际应用中非常重要，因为环境光照条件可能有很大差异，从阳光直射到黑暗环境。 电话联系方式提供给了主要作者，以便进一步的技术讨论或合作。论文的介绍部分强调了DTOF技术的优势，并暗示了在激光雷达系统中的潜在应用，比如自动驾驶汽车、无人机导航、三维重建和工业自动化等领域。 通过深入分析SPAD的性能和优化其在DTOF系统中的应用，这篇论文将为理解和改进LiDAR系统的深度测量能力提供宝贵的见解。此外，模块化的设计可能允许更灵活地适应不同的系统需求，如探测距离、精度和功耗。这项工作不仅对研究人员和工程师有重要的理论价值，也将对开发下一代高性能、低噪声的激光雷达系统产生实际影响。