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龙图腾网恭喜中国科学院合肥物质科学研究院申请的专利星载光子计数激光雷达探测与采集系统的软硬件协同设计方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115343721B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-04-25发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211019274.6，技术领域涉及：G01S17/88；该发明授权星载光子计数激光雷达探测与采集系统的软硬件协同设计方法是由程亮亮;谢晨波;赵明;邢昆明;季杰;王邦新;王英俭设计研发完成，并于2022-08-24向国家知识产权局提交的专利申请。

本星载光子计数激光雷达探测与采集系统的软硬件协同设计方法在说明书摘要公布了：一种星载光子计数激光雷达探测与采集系统的软硬件协同设计方法，系统基于集成FPGA和ARM的全可编程异构芯片ZYNQ设计，硬件部分在FPGA中实现，主要完成激光器同步触发时序控制、光子脉冲计数、FIFO数据缓存和累加平均等功能，其中光子脉冲计数功能在FPGA内部实现，最终光子数随时间的分布数据被转换成AXI4‑Stream数据流，并通过DMA控制器发送到DDR3SDRAM中缓存，在ARM中预处理后，存入SSD存储器。本申请的星载激光雷达采集系统采用固态APD探测器和全可编程芯片ZYNQ实现，具有软硬件工作稳定、集成度高、抗环境干扰能力强等优点。

本发明授权星载光子计数激光雷达探测与采集系统的软硬件协同设计方法在权利要求书中公布了：1.一种星载光子计数激光雷达探测与采集系统的软硬件协同设计方法，其特征在于，系统基于集成FPGA和ARM的全可编程异构芯片ZYNQ设计，硬件部分在FPGA中实现，主要完成激光器同步触发时序控制、光子脉冲计数、FIFO数据缓存和累加平均等功能，其中光子脉冲计数功能在FPGA内部实现，最终光子数随时间的分布数据被转换成AXI4-Stream数据流，并通过DMA控制器发送到DDR3SDRAM中缓存，ARM读取数据并完成预处理后，通过FPGA写入SSD固态存储器中；系统包括主被动混合淬火电路，包括以下步骤：S1、检测脉冲放大器输出；S2、一旦检测到，使雪崩光电二极管的反向偏置低于雪崩击穿电压完成淬火，该功能通过图中单稳态触发电路实现，脉冲宽度为10ns；S3、延时一定时间后再次使APD反向偏置电压高于雪崩电压，此时探测器进行就绪状态，等待下一个光子的到来；系统共由三个通道，分别为532nm垂直通道、532nm水平通道和1064nm通道；三通道均采用APD进行探测，APD将入射的单光子信号转为微弱窄脉冲，信号经信号调理电路转换为幅值为3.3V，脉宽为10ns的标准LVTTL脉冲信号送入计数系统计数，并存入相应通道的FIFO存储器缓存；ZYNQ的PS部分集成双核ARMCortex-A9处理器，其中一个ARM充当系统的控制中心，首先进行内部模块的初始化，包括DMA控制器、CAN总线控制器、GPIO以及光子计数模块，初始化完成后，系统开始自检，如激光器能量、波长是否正常，如异常则通过CAN总线将异常状态发送给卫星平台；自检完成后控制系统进行雪崩光电二极管反向偏置电压的设置，为使采集系统探测的增益不随时间变化，保证在整个大气探测距离范围内具有一致性，探测器需工作在恒压、恒温条件下，通过反馈回路可以获取探测器偏压及温度值，通过增加或减小参数进行动态调整，其中温度控制采取PID控制算法，PWM方式驱动TEC制冷器实现，从而使探测器处于恒定温度箱体内；反向偏置电压控制采用数字电位器实现；一切就绪后，控制器进入光子脉冲采集状态，FPGA采集的光子到达时间值在光子计数模块中累加后转换为AXI4-Stream数据流，通过ARM中DMA控制器实时存入DDR3SDRAM中缓存。

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