随着传感器技术、激光技术、计算机技术的不断发展和成熟,机载激光雷达测量技术己经成为获取三维空间信息的重要技术手段。它是一种集高精度高动态DGPS技术、激光测距技术、高精度载体姿态测量技术和计算机技术于一体的新兴测量技术,具有精度高、成本低、自动化程度高、成图周期短、受天气影响小等优点。能够快速、高效的获得精确的物体三维坐标和高分辨率数字地形模型。在建筑物三维建模、森林调查、地形测绘、管道铺设设计、海岸线分析和电力巡线等方面有独特的技术优势和广泛的应用前景。本文首先介绍了传感器的工作原理以及器件选型,描述了IMU/DGPS组合导航原理、激光测距原理和机载激光雷达系统三维点云数据生成原理。接着详细介绍了机载系统的设计思想、软硬件实现、传感器同步机制设计以及机载系统安装。然后结合小型无人直升机模型,设计并实现了十一阶扩展卡尔曼数据融合算法,根据机载激光雷达数字地形测绘系统各传感器的特性,重点分析了数据融合算法的作用。最后,对整机系统进行实验验证与分析。本文自主设计了国内首套低成本的基于小型无人直升机平台的机载激光雷达测量系统,构建了激光扫描数据采集系统、高精度DGPS/IMU系统和无人机导航控制系统,实现低空贴地飞行扫描地形,获得高精度的数字高程模型。模拟飞行实验验证了系统工作的正确性,外场飞行实验验证了系统的实用性,最后给出了点云数据生成的实验结果和各种符合工程需求的数字高程数据格式。