高噪声高精度时间相关单光子测距系统性能研究

为弥补伪随机码调幅测距系统性能研究的不足,采用可编程逻辑器件实现1GHz和2.5GHz速率的伪随机码发生器。实验系统以50m为测试距离,针对两路伪随机码光子到达时间点,采用快速傅里叶变换算法得到互相关波形。在此基础上,建立互相关波形的数学模型,采用参数估计法,运用马尔可夫技术完成参数迭代,重构距离波形,得到距离估计值。实验结果表明,伪随机码为1的比例为1%,探测到的光子计数率为2×106 s-1;低背景噪声下,积分时间和信噪比成正比,与理论相符;高背景噪声下,随着积分时间的增大,采用该方法估计的距离值标准差比峰值距离标准差的增大速度缓慢,整体距离精度高于峰值距离精度。积分时间为0.001s时,2.5GHz码速测距的精度从7.3cm提高到4.62cm。另外,该方法估计得到的1GHz的距离精度仍然低于2.5GHz的距离精度,同等速率下,可降低噪声对距离精度的影响。