无人驾驶汽车是汽车行业升级过程中的重要一步,具有广阔的发展前景。高精度的障碍物探测是无人驾驶技术中必不可少的一部分,能否高效、迅速、准确地采集周围环境的三维信息对无人驾驶汽车的行驶决策起到关键性的作用。基于激光雷达的三维视觉系统在快速环境感知方面具有独特的优势。激光雷达作为一种主动探测设备,通过发射激光脉冲可以实现高速实时的环境信息采集。但是,在实际使用中,传统激光雷达生成的点云图像帧率和密度受到扫描方式的限制,无法根据场景的需要随时进行调整。本文根据这一点,提出了一种基于检流计式振镜的非重复扫描激光雷达系统设计方案。从关键技术和实现方式入手,搭建了一套激光雷达系统样机,并通过实验验证了系统样机的总体性能。论文的主要研究内容如下:（1）对相位式激光测距、三角测距和脉冲式激光测距的原理进行了分析和介绍。根据无人驾驶汽车对障碍物探测的距离和实时性需求,选择了脉冲式激光测距作为系统的测距方案,并设计了高功率脉冲激光二极管的驱动电路。实现了重复频率为12k Hz,脉冲宽度为30ns的窄脉冲高功率激光发射。（2）针对激光回波信号较为微弱的特点,设计了基于雪崩光电二极管（Avalanche Photodiode,APD）的高灵敏度、大带宽、高增益回波光信号接收和处理电路,对返回的光信号进行低噪声、低延迟的I/V转换和放大。（3）在对比了基于FPGA的延时线电路计时和专用时间-数字转换（Time-Digital Converter,TDC）芯片的计时方案后,综合性能和稳定性的考虑,采用了专用TDC芯片进行飞行时间的计时。设计了TDC芯片的外围电路,控制TDC稳定工作,实现激光飞行时间的测量和记录。（4）研究了检流计式振镜的驱动方式,并基于此设计了高帧率、高线数的非重复轨迹扫描方案。通过FPGA生成基于直接频率合成技术（Direct Digital Synthesizer,DDS）的高精度振镜控制信号,并通过高速DAC芯片转换为模拟电压信号控制振镜的摆动。（5）为了验证系统的扫描性能,在FPGA中编写了点云数据的生成程序,根据激光的飞行时间和发射角度计算出每点数据在三维空间中的位置,并通过串口传输至PC端进行点云数据的重建和显示。