自从Duntley等人发现海水蓝绿窗口(海水对450 nm-580 nm波段的蓝绿光的衰减比对其他波段光的衰减要小很多)后,Hickman和Hogg又论证了机载激光水下目标探测的可行性,从此打开了人们利用光电技术进行水下探测的大门,使得激光水下探测技术成为各国争相研究的热点。激光水下探测系统在我国截至目前仍然处于实验室研究和实验分析阶段。本文基于实验室水下探测技术的基础,对激光水下探测系统的信号处理技术进行比较深入地研究,通过对回波信号进行高斯多峰拟合,提高系统测距精度,并获得一些水质参数。本课题对实验室已有的激光水下成像系统进行改进,主要是回光探测系统的技术改进。探测器采用SPM阵列,输出信号经放大、滤波等环节送到高速采集、记录系统,通过PC机对波形进行处理。编写的上位机程序可控制采集回波信号的序列长度和采集次数。此系统可看作为全波形激光雷达。基于Monte Carlo方法,对激光回波信号的形成过程进行仿真,详细分析了光的传输过程,将光的传输过程分为:激光在大气中的传输、大气与海水界面的传输、海水中的传输、海底的反射、海水与大气界面的传输、探测器接收。通过设定不同参数,得到不同的仿真信号,有利于分析各项参数对回波信号的影响,为海底反射信号的提取提供了理论依据。由于系统是全波形激光雷达,输出信号是一维回波波形,通过对回波信号的处理,不仅能获得目标的距离信息,还能够通过本文提出的方法求取水质的衰减系数、目标反射率信息等。通过对回波信号进行高斯多峰曲线拟合,得到发射激光脉冲和目标回波激光脉冲,获得各个脉冲的位置、峰值、脉宽等信息,为后续目标识别奠定技术基础。同时通过高斯多峰曲线拟合,测距精度提高一个数量级。拟合得到的目标回波激光脉冲与发射激光脉冲幅值作比,得到目标表面各点的反射率信息,然后将反射率信息用伪彩色显示,作为目标的灰度图,该灰度信息可用来对不同目标进行区分。提出对激光雷达采集到的回波信号进行数字处理,求取水的漫射衰减系数,进而通过漫射衰减系数与衰减系数的关系求出海水衰减系数的方法。该方法可以快速测量大面积海域的水质参数,但是精度不高,需要对所求系数进行校正。