Método de supresión de errores de rango para lidars de fotón único basados en tubo fotomultiplicador (PMT) utilizando un circuito de discriminación de doble borde

Los lidars de fotón único (SPL) basados en tubos fotomultiplicadores (PMT) tienen un potencial significativo para la teledetección aérea y espacial. Sin embargo, en condiciones de alto flujo, el efecto de acumulación de pulsos o el efecto de tiempo muerto causan que los métodos convencionales de discriminación de borde líder sufran de errores de caminata de rango severamente dependientes de la intensidad. Este mecanismo restringe fundamentalmente la precisión de distancia en escenarios de fuerte retorno. Al extraer y procesar tanto la información temporal del pulso del ánodo del PMT en el borde líder como en el borde rezagado, los errores de rango dependientes de la intensidad bajoestimados y sobreestimados se neutralizan teóricamente. Simulaciones de Monte Carlo demuestran que este enfoque de doble borde mitiga efectivamente los errores de caminata de rango a través de diversas intensidades de señal y anchos de pulso, manteniendo alta estabilidad independientemente de las variaciones del flujo de fotones. Además, se desarrolló un módulo de discriminación de doble borde de alta velocidad personalizado e integrado con un PMT comercial. Los resultados experimentales indican que para el número promedio de fotones de señal que varía de 0.39 a 19.7 recuentos, el método de doble borde mantiene sesgos de rango dentro de ±1 cm, desacoplando efectivamente el error de caminata de rango de la intensidad de señal. Este método proporciona una solución robusta y eficiente en hardware para la compensación de acumulación de pulsos, mejorando significativamente la precisión de rango de los sistemas SPL con una complejidad arquitectónica mínima.