星载激光测距仪具有指向性好、空间分辨率高等特点，可以精确测定到被测物体之间的距离。目前深空激光探测技术的应用，主要集中在航天器自主着陆导航、空间自主交会对接与空间碎片探测等领域。开展大动态范围、高精度、轻量化的激光探测技术，进一步推动星载平台上的激光探测载荷朝着小型化、低功耗、高灵敏度和高精度的方向发展，将是未来国际上空间激光探测技术发展的趋势。影响脉冲式激光测距仪测距精度的因素多种多样，误差的主要来源是接收功率漂移误差，而回波功率动态范围大正是引起这一误差的根本原因。在较大的动态范围之内都能够实现高精度测距是课题的研究方向。本文围绕着如何在激光测距仪小型化、轻量化的基础上实现大动态范围测距，并且在动态范围之内都能有较高的测距精度为目标，对大动态范围、高精度的激光测距技术进行了深入的研究，并提出一种设计方案。论文详细分析了脉冲式激光测距的误差组成以及距离测量动态范围的影响因素。研究了低噪声回波放大技术、基于模拟自相关方法的信号检测技术、恒比定时阈值鉴别技术、高精度时间间隔测量技术以及闭环反馈的自动增益控制技术。最后基于光电雪崩探测器设计了精度与动态范围的测量实验，并对实验结果进行了定量分析。本文的主要研究成果和创新点归纳如下：（1）建立了硅雪崩光电二极管的反向偏压与倍增因子之间的关系模型，通过低噪声放大电路技术以及模拟自相关降噪技术实现了单APD通道20m~4km的距离测量，动态范围达到1.3×105。（2）通过恒比定时阈值鉴别技术、高精度时间间隔测量技术以及闭环反馈的自动增益控制技术，实现了在全动态范围内测距精度优于0.3m。