专利名称：基于二阶相干的热光测距方法
技术领域：
本发明涉及一种热光测距方法，特别是涉及一种基于二阶相干的热光测距方法。
背景技术：
文献I “A. McCarthy, R. J. Collins, N. J. Krichel, V. Fernandez, A. M. Wallace,and G. S. Buller, “Long-range time-of-flight scanning sensor based on high-speedtime-correlated single-photon counting, ”Appl. Opt. 48,6241-6251 (2009) ·，，公开了一种利用光场的一阶相干性来实现距离测量，基于波长干涉仪，通过测量信号的相位漂移，可以达到亚纳秒的分辨率，但是这种方式的测量范围受到模糊距离的限制，只能到达激光波长的一半。即使使用多波长干涉，延展后的模糊距离一般也在毫米量级，显然不足以满足长距离测量的要求并且对与测量信号相同中心频率的环境噪声和干扰信号十分敏感
发明内容
为了克服现有的热光测距方法测距分辨率低的不足，本发明提供一种基于二阶相干的热光测距方法。该方法利用热光的二阶相干函数g(2)(T)的单峰特性及飞秒量级的半高宽，采用离散符合测量和基于最小二乘的曲线拟合方法，可以提高测距分辨率。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种基于二阶相干的热光测距方法，其特点是包括以下步骤步骤一、根据输入的时间序列标签进行循环的符合运算，得到曲线拟合所需要的一系列归一化的时间二阶相干函数的样本点。在某个延时τ下，两路时间序列的符合数和二阶相干函数g(2) ( τ )有如下的关系尺(Γ')_-^77,-
/况;八2(I)式中，T是总采样时间，δ为符合门宽，Rl和R2为探测器I和探测器2的有用光子计数率，Γι和r2为对应探测器的暗计数率和环境噪声引起的计数率之和，η(τ)为符合数。且当RiAriQ = 1，2)时，方程(I)简化为
η), 、 η{τ)S ⑴=TXD
1 、2)在一路时间序列CHO标签中每个标签值i上加上某个延时τ。选取另外一路CHl的时间标签序列作为基准，将其中每一个时间标签作为一个时间区间的中点，而时间区间的长度即为符合门宽。在每一个时间区间内搜索有延时τ的那路的时间标签，若有时间标签落入区间内，则记符合数加一。搜索完信号路CHO所有的时间标签后，即得到某个延时τ下的符合数η(τ)，并根据方程(2)计算这个延时τ下归一化的时间二阶相干函数g(2)(T)，完成一次符合计算。调整延时τ重新计算符合数，重新进行符合计算，直到满足曲线拟合所需的样本点数。步骤二、对于实验数据(Xi, yj (i=l，2,..，m),根据选择拟合函数w (x),使得误差T1 = W(Xi)-Yi平方和最小,使下式达到极小值
权利要求
1.一种基于二阶相干的热光测距方法，其特征在于包括以下步骤 步骤一、根据输入的时间序列标签进行循环的符合运算，得到曲线拟合所需要的一系列归一化的时间二阶相干函数的样本点；在某个延时τ下，两路时间序列的符合数和二阶相干函数g(2)(T)有如下的关系 H(T)-Τδ( R^7lXR1+ 7l) +TSRJi2。⑴-m:(D 式中，T是总采样时间，δ为符合门宽，Rl和R2为探测器I和探测器2的有用光子计数率，ri和r2为对应探测器的暗计数率和环境噪声引起的计数率之和，η( τ )为符合数；且当Ri^iQ = 1,2)时，方程(I)简化为"'T 涨 A(2) 在一路时间序列CHO标签中每个标签值i上加上某个延时τ ； 选取另外一路CHl的时间标签序列作为基准，将其中每一个时间标签作为一个时间区间的中点，而时间区间的长度即为符合门宽； 在每一个时间区间内搜索有延时τ的那路的时间标签，若有时间标签落入区间内，则记符合数加一； 搜索完信号路CHO所有的时间标签后，即得到某个延时τ下的符合数η(τ)，并根据方程(2)计算这个延时τ下归一化的时间二阶相干函数g(2) ( τ )，完成一次符合计算； 调整延时τ重新计算符合数，重新进行符合计算，直到满足曲线拟合所需的样本点数； 步骤二、对于实验数据(Xi, Yi) (i=l,2, . . . , m),根据选择拟合函数w (X),使得误差1^=W(Xi)-Yi平方和最小,使下式达到极小值 mm Ifiai ,a2,...,ak) = y^ r = Σ [M-''. )-yJ2(3) 式中，a i, i=l,…，k为w (X)中需要拟合的k个参数； 由旋转毛玻璃所形成的赝热光场据具有如下的二阶相干的函数 g^{T) = l + (-J—fe-(^2/p2 + 2f 名令蛾2(4)'/(I + /)2 式中，f为赝热光与相干光光强的比值，Λ τ为二阶相干函数峰值所对应的值，ρ和q分别为相干光场和赝热光场的照度参数；根据符合方法输出一组二阶相干函数的样本值，通过曲线拟合方法，拟合出二阶相干函数峰值所对应的△ τ的值。
全文摘要
本发明公开了一种基于二阶相干的热光测距方法，用于解决现有的热光测距方法测距分辨率低的技术问题。技术方案是首先进行离散符合测量，根据输入的时间序列标签进行循环的符合运算，得到曲线拟合所需要的一系列归一化的时间二阶相干函数的样本点；再进行基于最小二乘的曲线拟合，拟合出二阶相干函数峰值所对应的Δτ的值。由于利用热光的二阶相干函数g(2)(τ)的单峰特性及飞秒量级的半高宽，采用离散符合测量和基于最小二乘的曲线拟合方法，提高了测距分辨率和系统抗干扰能力。与背景技术相比较测距分辨率提升两个精度以上。
文档编号G01S17/08GK102866405SQ20121033738
公开日2013年1月9日 申请日期2012年9月13日 优先权日2012年9月13日
发明者彭进业, 冯晓毅, 曹正文, 霄祥, 李会方, 曾贵华, 王云江 申请人:西北工业大学