光達（Light Detection and Ranging，LiDAR）傳感器在擴增實境、自動駕駛車輛和監視等應用中變得重要，用於深度感知。在不同的光達方法中，直接飛行時間（dToF）由於對多路徑干擾的免疫和與視覺系統的易集成而具有優勢。然而，設計一個能平衡功率效率、環境光容忍度、範圍和解析度的dToF系統具有挑戰性。增加激光功率或減小直方圖的儲存格大小通常會提高性能，但也會增加功耗和內存要求。
在這項工作中，作者們提出了一種針對移動應用優化的dToF LiDAR系統。該系統使用940納米的掃描激光源和一個192×144的單光子雪崩二極管（SPAD）陣列接收器，具有內置直方圖記錄。一個重要特徵是自適應的單通過直方圖架構，在返回的信號較弱時以粗略解析度模式運作，以節省功耗。新穎的信號處理方法，包括脈衝碰撞恢復和條件峰值增強濾波，有助於改善範圍解析度，超越粗略直方圖儲存格大小。系統的模擬表明，在10米範圍內，可達到1％的範圍精度，每秒30幀的運作，並且僅消耗12毫瓦的光功率。
系統設計：
自適應直方圖：
信號處理：
性能評估：
自適應的單通過直方圖記錄相對於在有限光功率預算下的雙通過方法，提供了更優越的性能。通過恢復脈衝碰撞丟失的信號並準確增強峰值，這些處理方法有助於最大化範圍解析度。該系統在功率效率、環境光容忍度、範圍和解析度之間取得了良好的平衡。根據模擬結果，該系統非常適合需要低功耗的移動深度感知應用。
關鍵字：LiDAR, SPAD, dToF
Figure 1.本研究提出了一個具有940nm紅外發射器（TX）和可尋址SPAD陣列接收器（RX）的LiDAR系統。
Figure 5.感測器晶片（RX）架構
