激光雷达由于具有成像分辨率高、隐蔽性强以及轻便灵活等特点,被广泛应用于军事和民用领域,激光雷达以自动、快速的方式提供了可靠且一致的密集采样信息点,其应用已经由战场监视和侦察扩展到地形制图、智能驾驶、三维建模等领域。激光雷达的全链路回波信息仿真是激光雷达的设计和制造过程中不可或缺的重要内容。基于计算机图形学和高性能渲染的激光雷达数字仿真能够有效降低实验成本和研发风险,并加快研究进度、节约研究经费。本研究从直接探测激光雷达的原理出发,对激光雷达的回波信号进行了全链路的实时仿真。首先,从激光雷达的基本原理开始,根据激光雷达的距离方程,对激光雷达从发射到接收的整个过程中的各个模块进行了分析和建模,确定了激光雷达仿真过程中所需参数的特性和关系,同时引入了计算机渲染的基本理论,为激光雷达的仿真平台搭建打下基础。其次,基于上一部分提到的计算机渲染理论以及软件工程的构建思路,对仿真平台的仿真流程进行分析和建模,引入渲染引擎和高性能并行计算的概念,加快仿真平台的渲染速度,提高仿真的实时性。针对大气湍流,本文对其强度进行了参数化的建模,引入了大气湍流建模中常用的里托夫方差和光强闪烁系数,根据典型的光强闪烁模型建立了大气湍流效应的数值模拟,再在仿真平台上实现并分析了不同强度的大气湍流对回波的辐射强度分布的影响,完整分析了大气湍流对激光传输的影响。最后,搭建全链路仿真平台,得到了激光雷达对于目标的回波信号,分别根据回波信号的强度分布和时间分布对其结果进行输出和分析。与此同时,对于不同情况下的大气湍流这种激光雷达特有的干扰进行量化的计算和分析,得到不同大气湍流情况下激光雷达成像性能的研究结果。