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8×8APD阵列激光三维成像接收机研制

王飞 汤伟 王挺峰 郭劲

王飞, 汤伟, 王挺峰, 郭劲. 8×8APD阵列激光三维成像接收机研制[J]. 中国光学(中英文), 2015, 8(3): 422-427. doi: 10.3788/CO.20150803.0422
引用本文: 王飞, 汤伟, 王挺峰, 郭劲. 8×8APD阵列激光三维成像接收机研制[J]. 中国光学(中英文), 2015, 8(3): 422-427. doi: 10.3788/CO.20150803.0422
WANG Fei, TANG Wei, WANG Ting-feng, GUO Jin. Design of 3D laser imaging receiver based on 8×8 APD detector array[J]. Chinese Optics, 2015, 8(3): 422-427. doi: 10.3788/CO.20150803.0422
Citation: WANG Fei, TANG Wei, WANG Ting-feng, GUO Jin. Design of 3D laser imaging receiver based on 8×8 APD detector array[J]. Chinese Optics, 2015, 8(3): 422-427. doi: 10.3788/CO.20150803.0422

8×8APD阵列激光三维成像接收机研制

doi: 10.3788/CO.20150803.0422
基金项目: 国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目(No.2013AAXXX1024X)
详细信息
    通讯作者:

    王 飞(1981-),男,河北容城人,博士,助理研究员,2010年于哈尔滨工业大学获得博士学位,主要从事光电探测与激光三维成像技术方面的研究。E-mail:felixw@163.com

    汤 伟(1985-),男,黑龙江绥棱人,博士,2009年于天津科技大学获得学士学位,2014年于中国科学院长春光学精密机械与物理研究所获博士学位,主要从事激光辐照效应、热控方面的研究。E-mail:twei222@163.com

    王挺峰(1977-)男,山东文登人,研究员,硕士生导师,1999年、2002年于吉林大学分别获得学士、硕士学位,2005年于中国科学院长春光学精密机械与物理研究所获得博士学位,主要从事光电观测设备研制和激光应用技术方面的研究。E-mail:wangtf@sina.com

    郭 劲(1964-),男,吉林长春人,研究员,博士生导师,主要从事光电观测设备研制、激光与物质相互作用、激光应用技术等方面的研究。E-mail:guojin@ciomp.ac.cn

  • 中图分类号: TN249

Design of 3D laser imaging receiver based on 8×8 APD detector array

  • 摘要: 为了实现对目标的无扫描阵列激光三维成像并研究系统参数对三维成像距离分辨率的影响,研制了8×8 pixel激光三维成像接收机。接收机采用线性模式APD阵列,设计了模拟信号放大、阈值处理将回波光信号转换为数字信号后,利用FPGA设计实现64通道高精度阵列计时系统,实现了对目标的无扫描实时三维成像功能。首先对设计完成的三维成像接收机组成及成像原理进行了介绍,对三维成像接收机中APD探测器阵列信号的模拟处理和数字处理流程和实现方式进行了说明。随后分别对三维成像的核心FPGA计时系统及探测器整体进行了电子学测试和实验测试。测试结果表明,FPGA计时子系统的时间分辨率优于140 ps,三维成像系统整体距离分辨率在0.2 m左右。最后对分辨率的误差进行了分析,结果表明,激光回波强度波动是影响此接收机距离分辨率的最主要因素。

     

  • 图 1  3D成像系统整体结构

    Figure 1.  Structure of 3D imaging system

    图 2  FPGA 处理结构

    Figure 2.  Structure of FPGA processing

    图 3  3D接收机实物照片

    Figure 3.  Photo of the 3D receiver

    图 4  电子学测试设置照片

    Figure 4.  Photograph of the electrical testing setup

    图 5  实验装置照片

    Figure 5.  Photograph of the experiment setup

    图 6  成像实验结果

    Figure 6.  Results of imaging experiment

    图 7  激光脉冲强度引起的距离测量误差

    Figure 7.  Range error caused by laser pulse amplitude

    图 8  激光脉冲强度变化测量结果

    Figure 8.  Measurement of laser energy variation

    表  1  精度与分辨率测试

    Table  1.   Testing results of accuracy and resolution

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出版历程
  • 收稿日期:  2014-12-21
  • 录用日期:  2015-02-23
  • 刊出日期:  2015-01-25

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