为了满足无人驾驶、车载避障等应用需求，激光成像雷达通常需要识别几米到几百米大动态范围内的目标信号。限于体积成本，当激光雷达不具备自动增益控制功能时，如何实现从饱和到非饱和回波信号的高精度测量是激光雷达测距技术急需解决的问题。传统的激光成像雷达多采用时间数字转换器的边沿测距方法，该方法对于近距离饱和波形测距效果较好，但对于远距离小信号成像能力有限，因此提出了基于高速模数转换的全波形匹配测距方法。该方法通过对回波脉冲与高分辨率模板波形的滑动匹配，求取高精度的回波脉冲峰值位置。并在FPGA上实现了优化的快速收敛方法，提高了算法执行速度，在保证了测距精度的同时提高了激光成像雷达的有效成像范围。通过大量的成像实验验证，激光成像雷达测距精度可达2.7 cm，有效成像范围可达200 m以上。

为了在限定的包络结构内完成小型激光器冷却部件的设计, 并保证激光器和冷却部件的安装精度、发射天线的精度和水箱的散热能力, 根据该激光器的技术指标, 确定了采用的金属材料和焊接方式, 进行了一体化和小型化设计。采用有限元分析软件和SolidWorks软件对冷却部件中的重要零件进行静态分析, 以确保其精度和可靠性。最后将加工完成的实物进行温度特性试验、冲击振动特性试验和高低温环境下叠加冲击振动试验。结果表明, 冷却部件未出现撕裂、漏液等质量问题; 激光器的束散角为2.5mrad, 输出能量为86mJ, 脉宽为12ns, 满足设计要求。该设计稳定可靠, 可运用于多种机载激光测距机或指示器。