激光雷达被广泛用于遥感测绘、三维成像、自动驾驶等领域,以实现目标距离、速度、退偏比等多维信息的获取。随着目标感知与自主导航等应用的发展,单一功能的激光雷达已经难以满足其需求,亟需一种能够同时获取多维信息的多功能激光雷达系统。调频连续波激光雷达是一种基于线性调频信号实现目标探测的激光雷达系统,可以采用丰富的调制信息实现探测光信号的调制,有助于实现激光雷达系统的多功能化。本文围绕调频连续波激光雷达系统,开展了多功能激光雷达探测方法及性能仿真研究。提出并演示了两种新型的多功能调频连续波激光雷达探测方法,并对调频连续波激光雷达进行建模仿真及性能分析,以期为系统实际应用提供理论指导。具体研究内容如下:1.提出了一种基于光学偏分复用技术的多功能调频连续波激光雷达探测方法,实现了对目标距离、速度以及退偏比信息的同时测量。基于偏分复用双驱动马赫-曾德尔调制器,生成包含+1阶线性调频和-1阶单频光学边带的双偏振光。其中,线性调频和单频分量的偏振态相互正交。凭借该双偏振光信号,可实现激光雷达探测的多种功能。分别利用处于正交偏振态上的线性调频信号和单频信号实现测距测速,距离和速度分辨率分别为1.8 cm和1.1 mm/s。同时利用同一偏振方向上的线性调频和单频信号的强度比获得目标的退偏比信息。2.提出了一种基于相位分集相干探测技术的调频连续波激光雷达探测方法,实现了测距、测速以及空间光载下行通信功能。本地收发机发射的线性调频光信号,被远端收发机接收和编码后,重新发送回本地收发机。本地收发机中,利用相位分集相干光接收机分别获取反射光信号的幅度信息和相位信息,其中幅度信息包含通信数据,相位信息包含探测信息。实验结果表明,数字通信与激光雷达信号之间的相互影响被显著降低。3.开展了调频连续波激光雷达的系统建模及性能仿真分析。首先,构建了完整的系统仿真模型,并利用模糊函数、空间传输模型、光电/电光转换模型等,对调频连续波激光雷达系统的整体性能进行了仿真分析。结合实际器件的参数,得到了实际应用场景下的系统指标。仿真结果显示:系统预设条件下的最优本振光功率为2 m W;150 m W发射光功率下的理想探测距离可达到250 m。