在无合作目标条件下实现高精度脉冲激光测距是目前国内外研究的一个热点问题,可广泛应用于工程建筑、大地测量、安全监测等领域,具有非常重要的研究意义和应用前景。本文针对脉冲激光测距仪中的高精度时间间隔测量这一关键技术,提出并研究了基于正弦曲线的高精度时间间隔测量新方法。分析了因正弦曲线的非线性产生的时间间隔测量原理误差,研究了利用多点平均法消除原理误差的机理,提出并分析了采用伪随机采样来实现均匀采样的技术。设计并研制了以高速A/D和FPGA为核心的硬件电路,包括正弦量化时钟信号发生、扫频信号发生、高速AD采集和FPGA等硬件电路,完成了硬件电路的研制和调试。采用Verilog HDL语言设计了FPGA程序,包括控制脉冲激光发射模块、时间间隔测量模块和数据计算与存储模块,完成了各模块的程序编写和调试。对采样原始数据进行了预处理,包括奇异点数据剔除、数据平滑处理、大数误差补偿和最小二乘法曲线拟合等,最终计算出了高精度时间间隔。搭建了实验装置,并进行了测距实验,测距精度达到±(3+2ppm),对应的时间间隔测量精度优于20ps,结果表明:本文提出的基于正弦曲线的高精度时间间隔测量方法原理可行,可用于测绘仪器行业的高精度脉冲激光测距。