脉冲激光光束发散角小,单色性好,有较大的输出功率,被广泛应用于各种探测系统中。常用的脉冲激光探测系统大多根据脉冲信号的峰值特征来得到探测结果,探测范围和精度受到限制。本文从脉冲激光探测系统中模拟电路的建模分析入手,研究电路对脉冲信号波形的影响,并通过提取信号的多种特征参数来计算得到最终值,使系统拥有更强的适应性。首先,本文分析了脉冲激光探测系统的整体结构和工作原理。设计了脉冲激光发射模块,然后分别用分立元件和集成运放设计了两套自增益放大电路板来对接收电信号进行适当的放大。在信号的采集中使用了高速模数转换器（Analog-to-Digital Converter,ADC）,保存完整的脉冲激光信号以对波形进行更一步的特征提取分析研究。然后,对模拟电路的输出波形进行了建模分析。从近高斯分布的脉冲激光波形着手,分析了系统探测精度在波形展宽和幅度游动时受到的影响,以及波形饱和对探测范围的限制。通过电路模型的分析,研究了电路内部非线性电容的存在对充放电产生影响,使得波形在进入饱和区后峰值不变,但是整体波形在输入信号增强时仍旧随之改变。验证了从饱和的输出信号中提取其它依旧变化的特征来对探测目标参数进行反演的可能性。并创新性地分别从脉宽值等整体数据特征和波形分段拟合得到的公式参量等单段数据特征进行了多种特征的提取,为探测系统的应用完成了准备工作。最后,分别搭建了两套探测目的不同的脉冲激光探测系统验证了波形分解特征提取处理的广泛适用性。针对激光定位系统在入射激光过强时无法通过波形幅度值进行探测的问题,提出了幅度值为主,分段拟合参量为辅的方法对入射光强进行反演,使得系统在强信号输入下依旧保持探测能力,测量范围显著提高。针对激光测距系统在距离相同探测激光强度不同时,前沿时刻鉴别法无法精确定位信号开始的时刻点的问题,提出了对信号上升沿进行拟合再计算的方法,来确定接收到回波信号的准确时间。不需要时刻鉴别电路也能获得高精度的测距,验证了本文中波形特征提取提高测量精度方法的可行性。