激光测距技术是随着时代进步而发展的一种精密测量技术,因其具有工作距离远、抗干扰能力强而广泛应用于军事、民用、航空航天等领域。本文针对激光测距系统测量精度的影响因素作了全面分析,包括系统探测效率不高、结构复杂以及时间间隔测量精度不高等问题,从而提高测距系统测距精度、简化系统电路结构并且改善系统稳定性。论文在分析了解了几种常用的激光测距方式及相应的优缺点后,选择简易的脉冲法,根据激光测距过程设计了系统总体结构并利用FPGA控制模块完成对系统内部各工作单元的协调控制。根据测距系统的性能要求分别制定了激光发射单元、激光接收单元以及FPGA时序控制模块的具体设计方案。本文首先分析了脉冲测距系统功率,选用波长1064nm的调Q激光器并设计其驱动电路。其次,针对激光测距系统在动态范围内测量时,工作在线性模式的光电探测器探测效率不高、响应度低以及外围控制电路复杂的缺陷,利用工作于盖革模式下高灵敏度的多像素光子计数器(Multi-Pixel Photon Counter,MPPC)作为探测器进行回波光子信号累加输出实现光电转换。根据MPPC的工作特性设计信号放大电路、时刻鉴别电路与脉冲整形电路,实现了非合作目标的光子级激光接收单元的设计。针对时间数字转换器(Time-to-Digital Converter,TDC)测量分辨率低、并行测量通道少的缺点,本文结合系统应用需求,基于FPGA平台设计了高精度时间间隔测量方案。深入研究多种常用时间间隔测量方法后,采用严格延迟链的测量方法完成对激光飞行时间的精确测量,实现TDC模块的集成化设计,减小了电路系统复杂度及功耗。本文提出的TDC设计方案可以实现16通道的高精度计时,并且灵活性高,可以根据测距系统的性能需求,扩展其动态测量范围,从而增加激光测距系统的工作距离。搭建激光测距实验平台,采用高速示波器对系统内部的发射单元与接收单元电路进行测试,并在不同工作距离下完成系统的整体测试。理论分析与实验结果表明,该测距系统具备16通道并行测量能力,实现不同距离目标探测同时测距精度优于±30cm,论证了本文所设计的系统可以达到预期效果。