激光雷达测距技术具有精度高、探测距离远、受环境光干扰小以及能够在短时间内获取目标距离信息等优势,近些年在自动驾驶、深度成像等领域得到了越来越广泛的应用。脉冲式激光测距方法测量距离远,抗干扰能力强,在室外环境光下测距有着独特的优势。硅基光电倍增管（Silicon photomultiplier,SiPM）是由数百乃至数千SPAD（single photon avalanche diode）组成的阵列,它具有增益高、易于集成到阵列以及抗干扰等优点,近些年得到人们越来越多的关注,基于SiPM面阵的Flash激光雷达系统在自动驾驶等领域具有广阔的应用前景。本文聚焦于基于SiPM的激光雷达测距系统,具体工作如下:1.对SiPM光电探测器的工作原理,光电探测特性进行了详细的分析,与另外两种常见光电探测器PMT、APD进行对比,评估其作为激光雷达系统光电探测器的优劣势和在室外环境光下测距的可行性;2.在室外环境光下进行激光雷达测距时,相比暗计数,背景噪声是对测距更大的干扰项。利用Matlab编程对基于被动淬灭电路的SiPM模拟输出情况进行了仿真分析,发现输出概率分布曲线近似为高斯分布,在背景光水平为0.001～0.01个/ns,SiPM死时间为5～50ns的条件下,进行了仿真计算和分析,给出了SiPM模拟输出表达式,使得在环境光很强或较强时,对于不同的SiPM死时间都能快速地计算出环境光影响SiPM的输出幅值;3.对基于SiPM的激光雷达系统的探测概率、虚警概率、最大探测距离等性能指标进行了理论分析和公式推导,详细分析了影响系统测距精度的系统误差和随机误差。完成了基于单点SiPM的激光雷达系统和基于SiPM面阵的Flash激光雷达系统的设计,利用Matlab编写了分析最大测量距离和解算目标距离的图形用户界面（GUI）;4.在室外环境光下对搭建的两套实验系统开展相关实验验证,在系统探测距离对应的选通时间内通过调节通道阈值使虚警率保持在期望水平,在不同距离条件下进行探测概率-距离关系测量计算。在室外环境光为20.3klux、50.0klux及70.9klux,激光功率为1.5W及3W,虚警率为1%、5%及10%的多种实验条件下,基于单点SiPM的激光雷达系统实验结果与探测概率-距离的理论曲线都能很好地相符合;在面阵系统中激光功率不足导致探测概率不高的情况下,利用多次测量解算一次距离结果的方法,大大提高了对目标的成功探测概率,且标准差在合理的范围内。