吴南 孙世君 李旭

（北京空间机电研究所，北京100094）

0 引言

在一般情况下，星载激光测距仪以时间飞行法测距，通过测量激光从发射到经目标反射后回到接收端的时间间隔，辅以姿态、大气等参数修正，精确获得目标高程。时间测量精度是测距精度的关键保证。经典的时间测量方法主要采取波形阈值法进行检测，通过对激光发、收信号即激光主回波信号的前沿截断式处理，形成归一化的激光主回波脉冲，以时钟计数等方式来测量激光脉冲的往返时间[1]。由于激光传输路径和目标的复杂性，激光阈值检测只获取了主回波简单的相对时间关系，并且在进行高精度测试时，电路复杂、调试困难，重复性和一致性相对较差，难以满足系统精度的要求。大规模超高速集成电路和可编程逻辑电路的发展，使得激光主回波信号高分辨率高保真记录成为可能[2]。激光主回波波形携带了探测区域内地表形状、地表粗糙度和反射率等地形、地物信息，通过对波形数据的分析、处理，可实现对距离的高精度统计，并对测距结果进行修正和验证[3]。

本文将对比分析全波形和阈值法2种激光测距的原理，总结全波形测距的优势；根据全波形测距系统的要求，梳理技术难点；针对全波形回波数据处理，给出数据处理算法，实现复杂多峰回波波形的高斯分解，得到光斑区域内目标相对高程分布，并仿真验证算法的可行性。

1 全波形测距与阈值法测距的对比分析

1.1 测距原理

阈值法又称前沿定时法，通过快速电压比较器对激光发、收信号即激光主回波信号的前沿做截断式处理，当输入电压大于阈值时给出定时输出，形成归一化的激光主回波脉冲，如图1（a）所示；……