激光成像雷达的研究一直以来都受到学界的关注。由于受到器件的限制,传统的激光成像雷达大多是由单点探测器通过二维扫描获得3D图像,也有采用线阵探测器配合一维扫描获得3D图像。扫描器的存在增大了系统体积,降低了可靠性与稳定性。20世纪90年代以来,无扫描3D成像雷达的研究受到重视。由于不需要扫描器件,无扫描成像雷达具有很多显著的优点：体积小、结构紧凑、高帧频、大视场、高可靠性。无扫描成像主要包括两个大的方向,一是研究开发3D传感器,一是利用2D器件实现3D成像功能。3D传感器的每个像素都具有测距功能,目前它的成本还非常高,且像素规模还比较有限。利用2D传感器成3D像,可以充分利用2D器件大的像素规模,容易实现高的角度分辨率。利用2D器件的无扫描3D成像系统已提出了数种方案,但都还存在或多或少的缺点,比如作用距离还不够远、对激光器的带宽和功率有较高的要求、基本上都需要昂贵的成像器件ICCD、成像器件需要高压控制,目前大都停留在理论和实验研究阶段等。总的来说,利用2D器件的无扫描3D成像雷达离实际应用还有较远的距离,这也驱使我们不断地研究无扫描成像的新体制新方法。本论文在研究现有利用ICCD成像器件获得3D成像技术的基础上,提出利用控制ICCD选通时间的方式来获取3D像,这种方式降低了对ICCD增益控制的难度,同时降低了对激光器的要求。本文还提出了一种基于旋转径向光栅的3D成像雷达方案,它利用光栅对发射光和回波调制,并采用高灵敏CCD的积分效应,实现对场景的3D成像。本文详细探讨了这两种方案的原理及可能存在的问题,两种方案共同的特点是：对发射系统和探测器的要求不高、操作简单、不需要复杂的控制电路。对前一种成像方案的仿真结果表明,如果参数控制得当,脉冲激光器的下降时间与ICCD选通的上升时间对3D成像的影响几乎可以忽略；对后一种成像方案进行单点测距和成像的仿真,结果表明该种成像方式在成像原理上是可行的。本文最后设计了基于光栅盘调制无扫描3D成像的实验系统,证实了成像组件未对准视场将带来极大的误差。