地外行星自主巡视器需要依靠携带的科学仪器进行对自身状态的检测以及对所处环境的识别,并进行行星表面考查探测、样品收集等工作。但行星表面的地理环境完全未知,因此巡视器必须能够对于所处环境做出实时感知并进行动态路径规划、障碍回避等活动。完善的视觉系统是进行以上工作的必要前提。而受搭载运输条件以及巡视器自身体积所限,视觉系统必须要做到轻便、体积小、性能优越、并且实时性好。激光测距系统具有精度极高、性能稳定、非接触测量等优势,成为行星表面探测巡视器视觉系统重要的组成部分。基于此论文提出了一种小型高精度激光雷达测距系统设计方案。该测距系统基于改进型的自触发原理,只通过系统内部的硬件逻辑判断模块而非FPGA、CPLD等程序判断模块,使得接收模块输出的光电转换信号自动触发激光发射模块形成多次循环测量,循环结束后测量总的时间间隔,通过公式推导计算出待测距离。这样既解决了缩短测量距离与提高精度的矛盾,又解决了多次重复测量带来的用时过长问题。首先,论述了激光发射模块和接收模块的选择,由于自触发系统只能使用脉冲信号而非连续信号进行触发操作,故发射模块必须选择脉冲激光而非连续激光发射模块,接收模块的峰值响应功率必须接近于发射模块的峰值发射功率才能有效地接收反射光。然后,分析了自触发的原理,提出了具体实现方案并进行了实验验证,由于激光飞行时间非常短暂,而系统众多模块的响应延迟必然会对测量结果造成重大影响,因此对于系统模块的响应延迟做了详细分析,得出了由于延迟而对测量结果带来的误差的规律,提出了修正补偿方案并进行了实验验证。论文最后论述了时间间隔测量模块的原理与设计方案,该系统使用德国ACAM公司所产的TDC-GP21高精度计时芯片,以此为基础详细介绍了时间测量模块的软硬件设计,利用STC系列51型单片机并配合以自行编写的PC上位机控制程序进行了多次测量实验,对实验数据进行了分析处理并应用了修正补偿方案,达到了预期的实验效果。本方案基于自触发原理和TDC-GP21高精度计时芯片,可使测距结果误差波动在1cm范围内。