高精度的绝对距离测量技术在各个领域发挥着不可或缺的作用,例如为高精尖的军工装备制造提供基准、为宇宙物理和高能物理提供准确的实验数据、以及空间飞行器的引导等。激光测距技术则是稳定性较好,精度较高的一种测距技术,具有优良的测量复现性。而对于地上激光测距系统,其测量值往往容易受到空气扰动的影响。提高系统稳定性和减小空气折射率影响是两种提高激光测距的测量精度的重要思路,也是本文的主要研究内容。本文针对二次偏振调制的测距方法进行了理论分析和系统设计,通过公式推导得出距离测量值与波长的关系。与传统的相位法相比,二次偏振调制技术能兼顾量程和精度的要求。定性分析了空气折射率对测距精度的影响,对空气折射率进行实时高精度测量是很有必要的。采用理论精度高的Edlen公式法进行空气折射率的测量,通过仿真分析得到各个大气参数对空气折射率影响的大小,并选择了数字式传感器作为温湿度和大气压的测量方案,以实现各个参量的自动化实时测量。在测距系统的制作上,本文着重设计了低噪声的AD转换模块和电源模块,提高测距系统的稳定性。在空气折射率测量装置的制作上,使用Zigbee技术作为折射率值传递的基础,实现了折射率装置与测距系统的对接。针对数字式传感器存在精度不足的情况,本文提出利用温度值对气压值进行修正的方法,提出利用高精度的铂电阻温度计和气压测量模块对数字式传感器进行数值校准的方案,通过对温度、大气压的测算公式进行修正的方法提高了各个参量测量值的准确性,从而保证了空气折射率的测量精度。利用光学平移台进行了空气折射率对距离值的补偿对比实验,实验数据表明用空气折射率补偿后的距离精度优于补偿前的精度,验证了空气折射率对提高距离测量精度的重要性。