为了实现对远距离非合作目标距离的精确测量，将光子计数测距法与脉冲测距法相结合，利用多像素光子计数器(MPPC)进行了远距离非合作目标测距实验研究。在实验室内模拟远距离非合作目标返回的微弱信号，利用MPPC接收。通过分析返回光子信号特性，研究目标反射回随机光子的统计分布特性；利用不同的算法计算测距起始和终止脉冲间隔，分析不同算法对测距精度的影响。实验室利用MPPC，4 GHz采样率示波器和脉宽为5 ns的脉冲激光器进行测距实验，获得7220个脉冲信号，统计结果验证了目标返回信号为泊松分布；利用恒比鉴别法得到了最优测距结果：测距结果与被测距离偏差2.8 cm，加权均值标准差为0.9 cm，而固定幅值法和自相关法得到的测距结果偏差都超过了40 cm。通过分析各算法与恒比鉴别法之间的差异，给出了不同算法产生较大偏差的原因。

在单目视觉测量中，由于模型自身的限制，沿摄像机光轴方向上的位移测量精度一般远低于垂直光轴方向上的位移测量精度。首先，从数学模型上分析了单目视觉位姿测量在沿光轴方向上位移测量精度低的原因；然后，为了提高沿摄像机光轴方向上的位移测量精度，通过在沿摄像机光轴方向上加装一个高精度的激光测距传感器，设计了一种单目摄像机激光测距传感器位姿测量系统，从而利用激光测距传感器的高精度测距数据提高系统在沿摄像机光轴方向上的位移测量精度；最后，分别对单目摄像机激光测距传感器系统的测量原理、参数标定以及测量过程中的数据融合等方面进行了理论推导与实验研究，实验数据表明了系统方案的可行性和有效性。

介绍了一种用于脉冲激光测距技术的双阈值前沿时刻鉴别方法。分析了由接收信号幅度变化引起的计时误差。 采用双阈值前沿时刻鉴别方法产生了飞行时间测量的停止信号和与幅度相关的时间点信号。使用高精度时间测量芯片测量了脉冲信号飞行 时间和信号幅度相关的时间间隔，并对由时刻鉴别器产生的漂移误差进行了修正，获得了误差为± 3cm的测距结果。与其它时刻鉴别方 法相比，该方法无需增益控制，其电路结构简单，动态范围宽，而且在脉冲幅度饱和后仍能对漂移误差进行修正。

提出了一种新型脉冲激光测距方法――自触发脉冲飞行时间激光测距方法。该方法有效解决了传统脉冲激光测距法中存在的提高测距精度和缩短测量时间两者之间的矛盾。对该方法及本质特点进行了详细描述和理论分析,并给出用以描述该方法的基本方程。最后,给出了实验装置,在20 m范围内获得了0.5 mm的测距精度。