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距离测量是一项传统但意义重要的测量工作。在卫星编队飞行、精密机械、大尺寸制造等存在控制定位或跟踪测量需求的领域中,测量精度和实时性成为评价测距系统的重要指标。飞秒激光测距系统的测量精度高、测距量程远、更新速率快,但是测量过程中的高斯白噪声会造成测距精度的降低.。本文搭建了双飞秒激光绝对距离测量系统,同时提出了一种在保证测距系统测量实时性和测量准确度的基础上,滤除系统随机噪声,提高测量精度的方法。本文的主要工作内容包括以下几部分:1、对比了多种距离测量方法的特点,回顾并综述了国内外在飞秒激光绝对距离测量领域的发展过程和研究现状。介绍了应用于绝对距离测量的双飞秒激光测距系统的测量原理及测量系统:阐述光学异步下采样原理,进而分析基于两台飞秒激光器的光学等效采样方法实现飞行时间法测距的基本原理;介绍绝对距离测量系统的测量装置及数据处理和绝对距离解算步骤。2、在理论方面,通过分析几种统计滤波方法,包括维纳滤波法的时域及频域解法、SSM滤波法,并对其对仿真测距结果的滤波效果进行对比,选定了能够保证测量更新速率的Kalman滤波法滤除测量系统随机噪声;建立了适用于双飞秒激光绝对距离测量系统的三维Kalman状态空间模型,并提出了基于飞秒激光测距的改进卡尔曼滤波算法,包括剔除测距野值的新息判别法、Q矩阵的自适应滤波法和R矩阵的自适应滤波法。3、在实验验证方面,搭建了双飞秒绝对距离测量系统,对离散Kalman滤波法的绝对距离测量的动态性能进行了测试。实验结果表明,目标静止时Kalman滤波技术可提升测量精度,将测量标准差降低约一个数量级,同时于中国计量院室内大长度标准装置对Kalman滤波单点测距的准确度进行了测试;目标运动时Kalman滤波技术可以同时获得运动目标的速度信息估计值,匀速运动的目标在稳定状态下所得的估计速度标准差约4μm/s,目标正弦振动时Kalman滤波技术可以很好地跟随测量结果,同时显著提升测量精度。