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激光器的出現，改變了傳統的測距方式。激光在大氣中傳播發散角小，且能量集中，抗干擾性強，因此利用激光可以實現更遠距離且精度較高的測距。
根據測距原理分類，激光測距主要包括以下三種方法：飛行時間法（TOF）、干涉法和三角法。三種測距方法由于測距原理不同，導致測距性能各不相同，如測量距離、精度等。飛行時間法通常用于遠距離測距，測量距離在20 km以上，三角法和干涉法多用于近距離測距，由于干涉法的測距精度高，多用于精密儀器的檢測。
近年來隨著激光器、探測器以及相關電子學的發展，激光測距又衍生出一種新的測距方式，即單光子激光測距法。單光子激光測距系統中光子探測器可以對光子進行響應，進而實現更遠距離的測量。目前，單光子激光測距技術發展迅速，在工業生產與日常生活中占有重要地位。 1單光子激光測距關鍵技術 01時間相關光子計數法 由于光子探測器的靈敏度很高，需要在低背景噪聲環境下才能通過光子計數法進行激光測距，然后對回波光子進行計數。
20世紀末，人們開展了關于時間相關的光子計數法的研究，充分利用目標光子的相關特性，有效地將混雜在噪聲中的目標回波光子提取出來。最初是使用時間振幅轉換器（TAC），將采集的時間轉換為電壓幅值，然后將此信息進行處理獲取目標距離值。隨著科技的進步，時間數字轉換器（TDC）的出現進一步推進了單光子測距的發展。目前，主要有峰值法、質心法以及深度學習法三種方法處理回波光子累積直方圖并提取目標的位置信息。
為探究熒光材料的壽命，科學家設計的光子計數技術在測距領域逐漸得到廣泛的應用。基于單光子探測器和皮秒脈沖激光器的高分辨率激光測距系統，對遙感領域的發展有重要意義；基于時間相關光子計數法的掃描式激光測距系統，實現了地形目標和淺海水深度的測量；厘米量級的高分辨率的激光測距及成像系統實現了在白天的較大動態范圍的測量，可以準確提取目標的特征信息，但是該系統的信息掃描采集速度慢。2020年，基于飛行時間法和時間相關光子計數累積處理回波數據方法的遠程單光子探測系統被研制出來，有效解決了測距中存在模糊距離的問題，大大增加了測量距離。 02飛行時間法 單光子激光測距主要是通過飛行時間法對目標進行測距，即通過激光器發射激光，激光照射到目標之后，目標將激光漫反射回來，通過光學接收系統將反射信號接收到探測器靶面。通過測距系統的計時模塊可以記錄激光出射產生起始信號的時間，以及接收到目標反射回波產生終止信號的時間。飛行時間法主要通過激光器、光學發射系統、光學接收系統、探測系統和信號處理系統實現，如圖1所示。

圖1 單光子激光測距系統示意圖

傳統飛行時間法激光測距主要是通過激光器發射連續的激光，在照射到目標之后，通過接收回波并計算激光在目標與探測器之間的傳播時間，但是激光在空氣中受到大氣的擾動，導致激光衰減太快，所以測量距離越遠所需要的激光發射的能量就越大；同時，大功率激光器的體積和重量都比較大，因此很多領域大功率連續激光測距系統的應用會受到限制。
單光子飛行時間法激光測距系統采用了高頻窄線寬脈沖激光器，結合時間相關光子計數方法，可以有效提高光子利用效率，且高頻脈沖激光器的體積、重量遠小于連續大能量激光器。因此單光子激光測距系統可以廣泛應用于機載和星載等平臺。
隨著飛行時間技術的發展，基于飛行時間法的單脈沖測距技術日益成熟，但是單脈沖測距系統的測程很短，只有數百米，且測量誤差較大。北京石油化工學院光機電裝備技術北京市重點實驗室黃民雙提出一種在特定距離下的誤差計算方法，并通過最小二乘法擬合出誤差補償曲線，實現了對飛行時間法的單脈沖測距方法的誤差補償，提高了系統的測距精度。 2單光子探測器的類型 光子探測器作為單光子激光測距系統的核心，在單光子激光測距系統中，激光器發射脈沖激光經過往返于目標與激光器之間的大氣衰減，回波能量微弱，為了能實現對單個光子的探測，以波長為1064 nm的激光為例，單個光子的能量為1.86×10-19 J，因此探測器需要很大的增益，并且噪聲小。
目前可以實現光子探測的探測器主要包括以下三種：蓋格模式雪崩二極管（Gm-APD）、光電倍增管（PMT）以及超導納米線單光子探測器（SNSPD）。 01光電倍增管 光電倍增管的工作原理如圖2所示。光電倍增管作為最早的光電探測器，其特點主要是增益很大，響應靈敏。但是，隨著光電倍增管應用領域要求的提高，光電倍增管正逐漸朝著小型化和集成化方向發展。得益于光電倍增管制作工藝的發展與進步，光電倍增管的價格在逐漸降低，同時光電倍增管的性能也在不斷提高，如受噪聲的影響在不斷降低、光電倍增管的穩定性的提高、受振動干擾的問題在不斷優化等。