激光雷达工作时接收到的回波,是激光与传输媒介及目标相互作用得到的信号,含有丰富的目标信息。数字化全波形技术的关键是对回波信号进行处理提取目标信息,得到比传统测距更丰富的目标特征,为此,论文针回波信号特点及数字化全波形下激光雷达目标信息的提取问题,展开了理论仿真以及实验的研究。为了研究目标的距离角度等信息的提取方法,本文以发射脉冲激光波束模型为基础,建立了高斯分布下目标特性对回波信号影响的数学模型,分析了常见目标特征如倾斜表面、直角目标及多目标对回波的影响,并进行了仿真研究,掌握了如下定量变化规律：倾斜模型会使回波展宽增加,阶梯模型会使回波分裂成多个波形,直角模型会使回波变成两个振幅脉宽都不相同的波形的叠加,等等。在以上结论的基础上,本文还设计了针对现有激光雷达特点的基于LM波形分解方法的多目标信息提取算法。通过仿真与实验验证,得到了目标距离信息的提取方法：将复杂的全波形用波形分解程序将其分解,分解后的子波形对应了不同目标的坐标信息,可以求出目标之间的距离,针对脉宽为20ns、发散角为5mrad的激光雷达,可分辨目标间距最小为2.2米,误差低于5%。目标间距小于2.2米时,可根据回波展宽判断目标之间距离。通过实验将提取出来的信息与真实目标信息对比,验证了目标提取方法的可靠性。