激光雷达具有高分辨率、高隐蔽性、强干扰能力以及良好的探测性能,能够实现低功率、远距离的探测,在各类军事和民用领域得到了广泛的应用。在对激光雷达性能的测试中,半实物仿真由于能够节约人力物力,提高测试效率,缩短研发周期而成为研究热点。本文设计的激光回波仿真系统即为一种半实物仿真系统,通过目标相关数据直接驱动激光阵列产生模拟回波,模拟实际的测试环境及目标,达到对激光雷达的测试效果。现有的激光回波仿真系统存在实时性较差,驱动信号精度较低等缺点,同时高分辨率的延时信号生成系统设计难度较高,因此本文研究了高精度、高可靠性、高实时性的激光回波仿真系统深度图像生成及驱动技术。本文主要研究内容如下:首先,对国内外激光回波仿真系统的现状进行研究,分析系统的工作原理,重点针对目标建模部分及高分辨率延时信号生成部分进行研究,结合课题的相关指标,构建了本文系统的总体设计方案。系统主要包括深度图像生成模块以及驱动控制模块,应用了双目立体视觉技术以及锁相环构建延迟线技术,实现了距离分辨率0.05m,即延时信号精度125ps。其次,具体设计系统的两大主要模块以实现模块功能。首先完成深度图像生成模块的设计,生成用于驱动激光阵列的目标深度数据。应用了双目立体视觉方法,通过拍摄双目相机的左右视点二维图像,完成了相机参数标定、校正以及立体匹配过程,得到了视差图,由对应关系转换为深度图,并通过离散化处理得到最终需要的离散化深度图像,完成了像素值的输出,为后续激光阵列驱动模块提供了64×64个数据信息。然后完成多通道高精度激光阵列驱动模块的设计。该模块包括图像接收与缓存单元、多通道皮秒级激光阵列驱动信号生成单元以及扫描控制单元。模块解决了数据缓存及跨时钟域造成的亚稳态问题,利用锁相环构建延迟线,完成了对反映目标深度信息的多通道、高精度延时信号的设计和生成,并分析了不同扫描控制方式对于时钟频率的要求。最后,搭建上位机显示平台及系统仿真测试平台,完成对深度图像生成及显示功能,并对高精度延时生成模块功能进行仿真验证。结果表明,系统延时精度、同步性等性能达到设计预期要求。