激光雷达因具有高分辨率探测性能，广泛应用于三维目标成像、地形测量、测距等领域，是探测距离目标的重要手段之一。随着激光器技术、光电检测技术和计算机控制技术的飞速发展，激光雷达在目标探测和目标成像方面逐渐展现了强大的优势。目前，三维成像激光雷达从探测技术来讲主要有三角测量机制、干涉机制和时间飞行机制等。干涉法探测精度和效率高，对窄带脉冲激光因干涉截面面积难以控制，其应用得到限制。三角测量法也存在测量不均匀，距离起始边越远精度越低的缺点。而时间飞行法利用光随传播距离产生时间延迟的特点可实现目标探测其探测效率介于两者之间，并可以利用窄脉冲激光高能量传输的特点实现高效高精度远距离探测，是目前应用较为广泛的探测方式。从扫描方式来讲激光雷达分为点扫描、线阵扫描和面阵扫描激光雷达。点扫描是单个激光束逐点Z字形扫描并逐点探测接收，效率低且往往出现扫描盲区。面阵扫描方式是一种较有效的探测方式是激光照亮目标区域并在物镜的焦平面上阵列探测，其探测器阵列较为昂贵不够经济。　　线阵推扫激光三维成像激光雷达系统作为一种阵列调制雷达是介于点扫描和面阵扫描之间的一种时间飞行探测雷达。具有较高探测效率，可实现宽范围扫描，且经济实用的特点。该激光雷达是我们研究的主要方向。　　在实际探测应用中激光雷达系统在远距离探测时，激光束远距离飞行难免使探测器端接收到的后向散射信号不同程度的衰减甚至无法实现探测，我们从激光雷达体制和信号增强两个方面，做了一些激光回波信号增强的研究工作。　　本文首先从当前的时间相关单光子计数三维成像雷达出发，提出了新体制雷达即激光编码调制雷达技术，通过激光编解码在接收端实现了与单光子探测相近的距离探测。其次，在搭建线阵多脉冲编码雷达的同时，以弱信号检测和信号增强为主线，一方面研究了积累相干和亚像素能量检测的远距离探测信号处理技术，另一方面以该雷达系统为基础进一步介绍了宽范围扫描群像素线阵推扫成像雷达。最后，提出了全新的距离探测所需的可变分辨率经验模态分解方法以及对应的单通道混合信号盲源分离方法，该方法与盲源分离方法相结合取得了较好的单通道信号源分离效果。　　本文所述激光雷达系统的研究内容具体如下:　　(1)对主动式激光雷达，阐述了回波的衰减、散斑、光束展宽、强度衰减等因素的影响，分析了接收端的回波信号作为随机信号在时域和频域呈现出的其特有的时频特征以及信号增强机理。　　(2)构建了宽范围扫描群像素成像线阵推扫雷达。根据提出的线阵多脉冲编码雷达的宽视场角群像素获取的特点，提出了一种宽范围扫描群像素成像的线阵推扫雷达，给出了理论分析和系统实测结果。　　(3)基于积累相干和亚象素能量检测的线阵多脉冲编码远距离探测激光雷达。首先，研究基于线阵推扫的激光编码发射接收技术以及积累相干回波信号增强机制。 依此为基础构建线阵多脉冲编码激光雷达，并提出了基于积累相干解码与亚象素能量检测相结合的远距离探测信号增强技术。　　(4)可变频率分辨率经验模态分解雷达弱信号增强。由于远距离探测其回波信号淹没在背景噪声之中，恢复其中的信号成分是进一步实现更远距离探测的关键所在。结合经验模态分解的优良特性，引入频率分辨率因子从而得到全新的可变频率分辨率经验模态分解方法，该方法实现了单通道负信噪比极弱信号的增强，从而有效增加了激光雷达的探测距离。　　(5)可变频率分辨率经验模态分解与盲源分离法相结合的单通道信号分离。将可变频率分辨率经验模态分解后的多模态分量进一步进行独立分量法盲源分离，能够较好地恢复源信号。　　本文所述的全新的激光雷达结合信号增强技术克服了点扫描雷达的诸多缺点，该系统仅使用低重复率的脉冲激光器利用激光编解码技术，其探测性能逼近面阵扫描雷达的探测能力和探测效率，且整套系统经济适用。该系统不仅适用于车载目标探测也可适用于机载探测，可以广泛应用于各种目标探测，如三维目标成像、地形测量、测距等领域。