在激光测距过程中，实时获取激光发射功率数据可为后续数据精度处理分析及激光测距系统故障点排查提供重要依据。通过实时测量激光发射链路中的反射镜透射光，利用前期获取的反射镜透射光与反射镜反射光之间的对应关系，采取相对测量的方式获取实时的反射光功率，达到实时监测激光发射功率的效果，并基于中国科学院云南天文台53 cm双筒望远镜激光测距系统搭建实验平台进行验证。实验结果表明，该激光功率实时监测方法能够在激光发射链路无损耗的前提下实时获取激光发射功率；反射光功率与透射光功率具有良好的线性关系，其Spearman相关系数为0.9991，线性关系稳定可靠，满足长时间激光测距的需求；验证了该方法的可行性，可适用于各类空间目标激光测距的激光功率实时监测中。

为了降低卫星激光测距中存在的漂移误差，基于卫星激光测距所获得的实测数据推算了卫星回波光子数，结合仿真分析了漂移误差产生的原因与计算方法，将计算得到的漂移误差补偿到测距结果中。选择特定目标持续五年的卫星激光测距数据，用所提方法对测量距离进行修正，修正值为10 ps量级~100 ps量级，最高可在测距数据中补偿掉770 ps的漂移误差。结果表明，使用该方法可以有效降低每圈数据的数据波动，减小了数据中由于能量变化导致的漂移误差，提高了数据质量。

高精度的空间碎片观测数据对航天器碰撞预警具有重要意义，激光测距技术是目前空间目标距离测量中精度最高的一种技术，但大多数空间碎片上并未携带角反射器装置，激光测距回波信号较弱。阵列探测技术可以提高回波信号较弱的空间碎片激光测距探测成功概率，中国科学院云南天文台2015年开始开展基于阵列探测技术的激光测距试验，2017年成功将阵列超导纳米线单光子探测器和多通道事件计时器等阵列探测技术应用于激光测距试验系统中，分别在2017年3月和2018年3月的激光测距试验中，成功采集2×2和4×4阵列激光测距数据。其中探测到最小目标为轨道高度约1 000 km、大小为雷达截面（Radar Cross Section，RCS ） 0.045 m²的空间碎片；探测到最远目标为斜距约5 000 km、大小为RCS 18.25 m²的空间碎片。

超导纳米线单光子探测器是一种新型的单光子探测器，灵敏度高、暗计数低且可工作于恒流模式，对1064 nm波长激光具有较高的探测效率。将该探测器应用于夜间卫星和空间碎片激光测距试验，获得了较好的观测结果。为了使超导探测器的优点在空间目标激光测距中得到充分的应用，通过卫星白天激光测距观测试验以及对白天天空背景光实际响应输出测量等方法，研究分析了超导探测器应用于白天激光测距的可行性。在日落前测到了约20 000 km距离的导航卫星glonass134以及低轨卫星hy2a；实际白天天空背景光测量时，单光子超导探测器最高计数输出可达到约2 MHz。结果表明，使用超导单光子探测器作为回波探测器可实现高性能和高效率的白天激光测距系统。

高重频激光测月技术是月球激光测距的一个重要发展趋势，对获得更多的激光测月数据具有重要意义。在之前的10 Hz测月频率基础上，中国科学院云南天文台开发了共光路百赫兹激光测月系统。然而在共光路系统中，存在发射激光光子的主波时刻与接收激光光子的回波时刻相重叠的现象，影响了对回波光子的探测。文中从信号时序角度对主回波重叠现象进行了分析，研究了光子飞行时间与重叠现象间的关联性。利用某天的月面反射器的轨道预报对系统的重叠发生比率进行了模拟，得出了当天观测时段内整体的重叠发生率约为8%。同时开展了基于每个发射时刻的分段模拟，结果与前者吻合。对微调转镜转速以避开主回波重叠的方法进行了分析，开展了对应的转镜转速调整试验，结果表明当重叠发生时，对转速进行适量调整可以避开主回波重叠。