项目简介：作为现代工业不可或缺的视觉传感系统，激光雷达已被广泛应用于智能制造、自动驾驶、建筑测绘、地貌勘探等领域。如果将其比作机器的眼睛，看得更清晰、看得更准确无疑是永恒的追求。近年来，科技发展也刺激着人们需求的不断提升，传激光雷达厘米级的探测精度，已经无法满足部分高端产业对于高精密探测任务的需求。此外，噪声干扰也是制约激光雷达发展的难题。传统激光雷达通过增大发射信号功率以提升回波信号中的信噪比，严重受限于激光器性能和安全问题等，存在着明显瓶颈；随着激光雷达的越发普及，其相互之间的串扰噪声抑制，必将成为亟待解决的突出问题，而传统光谱滤波技术对于光谱重叠的噪声束手无策。

为了弥补传统激光雷达的上述缺陷，本发明提出了一种基于脉冲序列提取的单光子雷达系统。该系统采用MEMS扫描和光子计数测距技术，可对目标物体进行毫米精度的三维探测成像，并且利用非线性光学和频效应，能够从混杂噪声的回波信号中，提取出系统主动发射的同源脉冲序列，显著地增强单光子雷达的噪声抑制性能，实现了在强噪声环境中对微弱探测信号的有效识别。

技术描述：本发明的总体目标是发展一种具有毫米级探测精度的、高抗噪性的单光子雷达系统，以及适配于该系统3D成像方法。具体技术特点和优势包括：

（1）单光子能量级的光感应灵敏度。采用盖革模式高增益光电二极管探测器，可以探测到极微弱的单光子信号，使得系统发射低功率的信号就能正常工作；

（2）毫米级的探测精度。通过高精度的MEMS振镜对待测物体进行空间二维扫描，并结合皮秒精度的光学延迟器进行计时测距，可获得均方误差低于毫米级的点云数据；

（3）基于脉冲序列提取的滤波技术，可滤除光谱重叠的噪声。系统发射的脉冲激光分束为探测光和泵浦光，探测光对待测物体进行扫描并收集回波信号，然后利用非线性光学和频效应，使得泵浦光与回波信号中的同源脉冲序列反应，生成最终被探测计数的和频光子，同时滤除和频光子以外的所有噪声信号；

（4）系统协同控制中枢设计。面向高分辨率3D点云数据获取，设置软硬件一体化的协同控制中枢，对待测物体空间扫描和脉冲序列时域配准进行精确调控，实现时空同步的连续扫描与数据记录；

（5）根据系统硬件架构，提出便捷的数据处理与3D成像方法：a.获取原始数据流；b.转换点云图像；c.网格化点云；d.聚合点云；e.重构实物三维图像。

知识产权：已申请国家发明专利。