三维激光成像通常是指利用发射激光信号的目标回波二维分布信息和目标距离信息合成目标图像的一种成像方法。由于三维图像较二维图像包含更丰富的目标信息,有助于借助目标图像识别目标特征,甚至可发现并识别经过伪装或隐藏于树林中的目标,因而,三维成像雷达具有重要的军事应用价值。成像激光雷达是低空飞行体进行目标探测和测量的理想设备,它能生成高分辨率的距离像,为后续自动目标识别(ATR)提供丰富的信息。激光雷达系统仿真,是激光雷达技术同计算机数字仿真技术相结合的产物,是未来激光雷达系统设计的新手段,是今后激光雷达研究领域方向之一。在激光雷达系统设计确定之前,必须很好地了解激光发射机和接收机各变量之间的均衡关系。激光雷达系统的作用距离由下列因素决定:脉冲能量、脉冲宽度、光束发散角、大气衰减、目标反射率和接收机灵敏度等。主动成像激光雷达可以实现高分辨率的距离成像和强度成像,因此在精确制导、地形跟随和障碍物回避等方面有很好的应用。对成像激光雷达来说,除了对作用距离有要求外,还要考虑成像速率、像素数和视场等。本文研究了激光雷达系统性能,推导了信噪比形式的激光雷达方程。对探测距离与信噪比的变化关系、探测概率与信噪比以及目标像素随距离和探测概率变化进行了详细的分析,并计算了仿真曲线,以此模拟各种环境和系统条件对激光雷达性能的影响。研究了成像激光雷达系统模型,建立的仿真系统模型主要模块为目标模块、激光光源模块、传播和反射模块、接收模块和信号与图像处理模块。每个模块中都详细分析了建模考虑的因素以及主要参数的仿真值。仿真模型是利用MATLAB语言建立的,模块间通过变量传递数据。最后,介绍了系统仿真的详细步骤,仿真过程模拟了激光脉冲发射到激光脉冲接收的全过程。并分别给出像素仿真和成像仿真的结果。系统的仿真能够直接针对系统提出具体的问题,这些问题的解决能够使激光雷达系统的研究在各个分系统方面都能有一个全面深入的考虑,并把系统研制过程中可能遇到的困难先提出来,从而对实际系统的研制起到理论和技术上的指导作用。仿真结果说明:仿真软件能够模拟和估计激光雷达的关键特征数据,但仿真结果还需要对比实际测试结果来加以验证。进一步的研究工作还应包括根据实际实验数据进一步完善和修改激光雷达仿真模型。