随着激光技术和电子学技术的发展,激光雷达技术得到了迅猛发展,激光雷达已经被广泛应用在军事、科研、民用等领域。近来,激光雷达在无人平台、机器人导航、交通安全等很多场合,展现出广阔的应用前景。本文对脉冲激光雷达回波处理方法与系统展开了深入的研究。在回波处理方法上,提出了一些新的思路和方法；然后根据回波处理的方法,研制了一套脉冲扫描激光雷达系统的原理样机,并对原理样机进行了实验性验证。本文具体的研究内容如下所示：1)介绍了脉冲激光雷达研究意义,调研了脉冲激光雷达国内外的研究现状,并对脉冲激光雷达回波处理方法的国内外研究现状进行了总结；接着介绍了激光雷达系统的理论基础,对距离传感的基本原理进行了总结,介绍了脉冲激光雷达基本探测模型以及系统的组成。2)针对远距离测量时脉冲激光雷达回波信噪比差的问题,提出一种非均匀间距多脉冲的处理方法,用来提高回波信号的信噪比。提出的方法是通过在发射端调制多脉冲的脉冲间隔,然后根据调制的间隔信息,对回波信号进行剪裁和叠加。在算法验证方面,本文进行了仿真计算和实验验证,结果表明,本文提出的算法不仅可以保留传统多脉冲算法提高信噪比的特点,同时避免了信号直接叠加引起的虚警。3)针对激光雷达回波信号动态范围大的问题,提出一种分层多级回波处理的方法,极大的扩展了回波的动态范围。提出的算法是根据信号大小的不同,在不同层同时进行处理,然后根据不同层次数据的优先关系选取正确的测量数据。在算法验证方面,实验结果显示,信号电压不同情况下的输出与设计要求一致,分层多级回波处理方法可以对大动态范围的回波信号进行处理。4)本文提出一种应用于近程增益控制的敏感时间控制电路(STC)电路设计方法,在一定程度上解决了近程回波动态范围远远大于接收电路动态范围的问题。提出的STC电路是使用FPGA和高速DAC来产生持续时间短、形状复杂的控制信号,然后利用此控制信号来控制回波放大倍数,进而减弱回波动态范围较大的影响。理论计算和实验结果表明,该方法可用于激光雷达近程回波的处理,其扩展了近程测距的动态范围,避免了近程信号的饱和,从而提高了近程测距的精度。5)本文研制了一套近程脉冲扫描激光雷达系统,此系统包括同轴收发合置的扫描天线子系统、位置触发发射机子系统、基于STC电路的接收机子系统、基于FPGA的控制机子系统。在实验验证上,首先对各子系统进行了测试,然后对测距系统和整机进行了系统的实验。测距实验表明,设计的雷达系统测距误差小于0.1m,多次测量方差为0.04m；室内和室外扫描实验表明,激光雷达可以实现室内和室外特定目标测量。