三维成像激光雷达因其激光技术固有的优势,比传统微波雷达抗干扰性更强,图像分辨率更高,并且能做到体积更小、重量更低,所以在雷达领域越来越受到重视。由于国际产品和技术封锁的原因,国内早期的三维成像激光雷达研究没有重视APD阵列的开发应用,大多采用单点扫描或者对ICCD、CMOS等面阵图像传感器进行增益调制来得到三维距离信息。由于增益调制技术目前还没有找到很好的提高信噪比的方法,远距离图像质量无法达到APD阵列距离像的水平。本论文所介绍的APD阵列成像激光雷达就是运用APD阵列的高增益特性,以线阵APD脉冲测距和单向扫描的方式实现三维成像。该系统利用34路APD线阵接收脉冲激光回波,通过时间测量电路分系统对每一路信号进行时间测量,得到二维距离线阵,再通过一维扫描最终反算出三维图像。本文围绕该系统的时间测量分系统的工作原理、电路设计、实验结果和信号误差等方面,进行了详细的阐述和分析,提供了很多有价值的工程经验和实验结果。本论文课题的研究主要有五项内容:一是通过介绍APD阵列三维成像激光雷达相关技术的国内外发展现状和技术特点,阐明本课题研究的价值;二是阐述总系统和测时分系统的工作原理和方案;三是介绍本课题的硬件电路设计的各关键技术细节;四是详细说明了本课题FPGA的程序设计工作;五是对实验数据进行全面的误差分析。