高速飞行器周围会产生复杂的气流场，导致气体密度变化，形成不均匀的光学折射率分布，进而影响光传输。激光雷达可以探测目标的多种信息，并且具有极高的测距精度以及分辨率，但气动光学效应会严重破坏激光雷达系统的性能。因而研究这种气流场对激光雷达系统参数的影响，进而找到修正方法具有重要的研究意义。本文研究了气动光学领域以及激光雷达测距精度的发展现状。目前对于气动光学的研究主要集中在提高数值模拟精确度，建立飞行参数与光学畸变的联系方程以及自适应光学修正，关于气动光学效应对激光雷达系统测距精度的研究却鲜有发表。另外，一直以来关于气动光学的研究一直集中在光学窗口附近的气动光学效应，以带有气动光学效应的飞行器为目标的激光雷达系统研究却很少被提到。本文旨在从该改角度出发对激光雷达测距精度进行研究。首先，将气动光学的统计理论与大气光学进行了对比，根据气体物态参数与飞行状态的联系方程以及飞行状态与光学性质的对应关系，将流场研究引入到了气动光学效应研究中，并推导了斯特尔比与光程差均方根的联系方程，为计算激光雷达回波能量衰减提供了理论基础。其次，从光学折射率随飞行参数变化的关系式出发，研究分析了激波层所导致的光束偏折大小，给出了偏折角随飞行参数以及飞行器外形的变化曲线，最大偏折角可以达到1.5mr ad。研究分析了曲面激波层所导致的额外焦距，给出了额外焦距与飞行参数以及飞行器外形的变化关系。综合考虑激波的光束偏折效应以及额外焦距效应，对激光雷达系统的回波能量进行了计算，结果表明激波的存在可以使得回波能量衰减70%，极大的影响激光雷达系统。最后，推导了一定条件下的激光雷达回波脉冲响应函数以及其与目标外形的关系式，利用光程差的实验结果，分析了目标表面湍流层对脉冲测距激光雷达回波波形的影响。采用光线追迹方法，计算了气动流场引起的波面畸变及斯特尔比，进而分析了激光雷达回波受到湍流流场散射所导致的能量衰减。综合波形畸变与能量衰减，对气动流场对激光雷达测距精度的影响进行了分析。结果表明，在湍流层的影响下，长度为12cm的目标最大可以产生约为36mm的测距误差，达到了目标尺度的30%，说明湍流层的散射效应对激光雷达测距精度具有不容忽略的作用。并且，峰值探测回波时间判定法会带来最小的测距误差。