本课题组的研究目标是研制一台基于连续激光调频测距无合作目标的大空间精密球坐标测量仪器,而调频连续波激光测距系统是该仪器的距离测量部分,它具有测距精度高、范围大、无需合作目标等优点,在大尺寸精密测量、加工和制造领域具有重要的应用价值,成为激光绝对测距领域的研究热点。调频连续波激光测距系统的理论测距精度和分辨力都会受到激光器调制带宽的制约。和固体激光器相比,外腔式可调谐激光器具有超大带宽,理论上能够使调频连续波激光测距系统具有微米量级的测量精度,但实际测量时存在以下几个问题:一是激光器的调谐非线性、噪声和跳模、栅栏效应、光纤色散以及多普勒效应会导致测量精度下降的问题;二是常用的频率提取方法存在精度不高或者运算量太大的问题,无法满足高精度实时测量的要求;三是无合作目标测量时,物体表面散射特性会对测量精度造成影响的问题。本文针对上述三个问题,对影响调频连续波激光测距系统测量精度和速度的相关因素进行了研究,主要研究内容如下:1.研究了调频连续波激光测距技术的测量原理,分析了激光器的调谐非线性对测距精度和分辨力的影响,搭建了双干涉光路调频连续波激光测距系统,并使用基于极值点的频率采样法对激光器的调谐非线性进行校正。在此基础上,研究了噪声和跳模、栅栏效应、光纤色散以及多普勒效应对调频连续波激光测距系统的影响。2.详细分析了辅助干涉信号和测量干涉信号中的噪声和跳模对测距精度造成的影响,并根据噪声和跳模的特点,提出了自适应滤波方法和相位匹配拼接算法。仿真和实验结果都表明该方法能够有效地消除噪声和跳模的影响,提高测量精度。3.根据无合作目标测量时干扰信号的特点以及针对现有频率提取算法精度不高或者运算量太大的问题,提出了一种无合作目标实时处理算法。为了证明该算法能够满足对无合作目标的实时高精度测量要求,使用该算法与几种常用的算法进行了仿真对比分析,并进行了无合作目标实时测距实验。4.从理论上分析了表面散射特性对调频连续波激光测距系统进行无合作目标测量时的回波测量光功率和相位以及测量精度的影响,并对几种典型机械加工的标准粗糙度样块进行了实时测量。