基于二阶相干的热光测距方法

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。

主权项

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)(τ)有如下的关系： g ( 2 ) ( τ ) = n ( τ ) - Tδ ( R 1 + γ 1 ) ( R 2 + γ 2 ) + Tδ R 1 R 2 Tδ R 1 R 2 - - - ( 1 ) 式中，T是总采样时间，δ为符合门宽，R1和R2为探测器1和探测器2的有用光子计数率，r1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，n(τ)为符合数；且当Ri>>ri(i＝1，2)时，方程（1）简化为： g ( 2 ) ( τ ) = n ( τ ) Tδ R 1 R 2 - - - ( 2 ) 在一路时间序列CH0标签中每个标签值i上加上某个延时τ；选取另外一路CH1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CH0所有的时间标签后，即得到某个延时τ下的符合数n(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=1，2，...，m)，根据选择拟合函数w（x），使得误差ri＝w(xi)‑yi平方和最小，使下式达到极小值： u ( α 1 , α 2 , . . . , α k ) = Σ i = 1 m r i 2 = Σ i = 1 m [ w ( x i ) - y i ] 2 - - - ( 3 ) 式中，αi，i=1，…，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 ( 2 ) ( τ ) = 1 + ( f 1 + f ) 2 e - ( τ - Δτ ) 2 / p 2 + 2 f ( 1 + f ) 2 e - ( τ - Δτ ) 2 / q 2 - - - ( 4 ) 式中，f为赝热光与相干光光强的比值，Δτ为二阶相干函数峰值所对应的值，p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Δτ的值。