随着小型无人作战平台和单兵便携式设备的发展,对精度更高的小型化远程激光测距机的需求更加迫切。受限于小型化系统对体积重量、功耗成本的限制,系统无法采用全波形的采样计时电路,现有的时刻鉴别电路往往采用阈值鉴别法,给激光探测系统设置阈值,当激光回波能量超过阈值时,探测电路输出终止信号,该信号即为激光脉冲的到达时刻,该方案电路简单方便,但阈值鉴别法随着回波信号幅值的变化会产生较大的行走误差,严重影响测距精度。同时激光测距机在工作时常常面临着恶劣的大气环境,在大气衰减和多路径效应的共同作用下,激光测距机的工作性能变差。常规的激光雷达方程不能准确描述传输过程对回波波形的影响,考虑大气对激光的衰减作用,建立激光测距机大气传输蒙特卡罗仿真方法,精确仿真激光的大气传输过程,以及大气参数对波形探测的影响。为保证仿真结果的正确性,系统讨论了不同分布的随机数的产生及质量评估,确定以梅森旋转法作为随机数生成方法,经过计算确定了仿真结果收敛的条件。选取DUQL-NHBC型激光测距机,利用蒙特卡罗仿真激光测距机的最大测程,与技术指标取得了很好的一致性,验证了仿真方法的准确性。采用蒙特卡罗仿真对激光测距机的环境适应性进行研究分析。首先模拟分析了测距机光束经过大气湍流后的光斑空间能量分布和光束漂移,在强湍流天气下对光束传输的影响较小,在环境适应性分析中可不予考虑,激光测距机环境适应性分析只需要考虑大气吸收和散射作用。其次,对晴天和雾天三种常用波长的大气透过率进行了分析,经分析1534nm波长在晴雾天都有着良好的大气透过率,同时考虑人眼安全性要求,以及现有激光器的发展现状,确定以1534nm作为小型化激光测距机的优选波长。最后,对DUQL-NHBC型激光测距机在不同大气条件下的最大测程进行仿真,分析了激光测距机的环境适应性,仿真结果显示:大气状况对激光测距机的测程有显著的影响;标称最大测程为10km的激光测距机在能见度为50m、200m和2000m的气象条件下,最大测程分别为82.5m、261m和1620m。在小型化激光测距机中行走误差是影响测距精度的最主要的因素,仿真分析了激光测距机在不同的大气条件下由固定阈值鉴别带来的行走误差。标称10km测程的激光测距机在目标距离为1km时行走误差已达1.8m,对激光测距机来说行走误差需要进行补偿。针对超阈值时间补偿法的非线性和对回波脉冲展宽鲁棒性差的缺点,提出动态超阈值行走误差补偿方案,提出了其实现原理,仿真分析了电路参数选取原则。并对硬件电路进行设计和研制,利用近距离等效实验实测了行走误差补偿函数,将研发的动态超阈值电路系统集成到桌面原理样机中,进行远距离等效实验,实测结果表明在10m～2km测程范围内,精度优于30cm。证明本文研制的动态超阈值电路能有效补偿较大测程范围内的行走误差,提升了小型化远程激光测距机的性能。本文建立的蒙特卡罗大气传输仿真可以精确计算出不同大气条件的回波能量和回波波形,可指导实际激光测距机的优化设计。提出的动态超阈值行走误差补偿方法,在提高激光测距机行走误差补偿效果的同时,降低了器件要求,简化了电路结构,更有利于系统的集成与小型化。该行走误差补偿方法在低功耗、小体积、高精度的远程激光测距领域有较好的应用前景。