为了提高激光周向探测中出射光场的均匀度，增加其有效作用区域，本文提出了一种采用圆锥型视场的前倾探测方案。基于六象限分区的布局方式，该系统利用非球面透镜对激光二极管的输出光束在子午和弧矢两个方向同时进行准直，通过鲍威尔棱镜实现弧矢方向扩束匀光，采用偏转棱镜保证光束前倾角为60°，并借助弧矢方向上的柱面镜进行完整的圆锥型视场拼接。在不同距离处的模拟仿真结果表明，系统在子午方向上出射视场角为±0.75°，在弧矢方向上可以覆盖360°视场完成周向探测。系统出射光场在四个目标平面上的照度均匀度均大于90%，能量利用率可达98%以上。该系统结构紧凑，整体仅由三片透镜构成，实现了一体化设计，为激光周向探测系统中的光学设计提供了参考。

针对脉冲激光周向探测系统在高速转动条件下转轴形变影响探测性能的问题，通过建立高速转轴的力学模型，推导出转轴弯曲变形的理论公式；结合平面扩展目标的回波功率方程，建立了转轴偏移下目标探测成像模型。通过仿真分析转轴形变对回波信号幅值电压和成像位置的影响，结果表明：当电机转速达到40000 r/min时，转轴在全反平面镜处角位移达到0.013 rad，沿Y轴的形变达到0.88 mm；回波信号幅值电压随着转速的增大而逐渐减小；空间成像点在40000 r/min时有0.004 m的位置抖动。

脉冲激光探测系统应用于常规弹药过程中，单光束前向探测结构无法满足周向定位需求。同时，系统结构要求尽量简单，故传统的光束布局方式无法直接应用。为此，提出了一种多光束大视场脉冲激光周向探测方案。根据激光收发系统光场特性与探测需求，基于非球面光学设计理论，设计出激光整形扩束与大视场接收的阵列透镜光学系统，并设计了窄脉冲大电流脉冲激光驱动电路和高灵敏度高信噪比光电放大电路。提出基于FPGA目标方位判别和抗干扰策略，有效提高了系统抗干扰能力，建立了弹目交会模型，并进行了目标捕获率分析。加工制作了原理样机并进行静态实验，结果表明，样机能有效探测不小于5 m的近程目标，实现常规弹药激光近炸引信360°大视场周向探测。

针对周向探测系统对探测激光光束发散角大小和能量均匀分布的要求, 提出了一种基于非球面柱透镜阵列的分区探测方案。探测系统光源为快轴准直的半导体激光器阵列, 激光慢轴由非球面柱透镜阵列进行配光。提出了平行光线光源近似方法来简化复杂的高斯光束相关计算, 并最终得到非球面曲线方程。应用上述方程确定的非球面柱透镜阵列, 得到发散角可调且功率密度关于弧矢面平面角均匀分布的出射光束, 均匀度可达98.64%。为减小光学系统公差的影响, 设计了波浪型结构透镜阵列。通过误差分析可知：透镜材料的折射率误差只影响发散角的大小而不影响配光的均匀性; 波浪型透镜阵列替代传统柱透镜阵列, 避免了相邻透镜之间的楔形结构, 减小了制造难度和制造误差; 线光源长度与透镜周期对应, 使得装配时透镜偏心和倾斜产生的公差影响减弱。

针对脉冲激光周向探测平面目标回波特性的问题，设计了脉冲激光周向探测系统。基于传统激光雷达方程，采用单站式激光雷达散射截面方程，推导了混有时空分布的回波功率的一般方程。基于倾斜平面目标的表面特性，推导了扩展目标和非扩展目标的回波功率方程。通过仿真分析了脉冲展宽特性、朗伯体与非朗伯体平面的目标回波特性。对周向探测系统进行加工以及回波实验，实验结果表明，数值计算回波与粗糙平板实际回波波形一致，为脉冲激光周向探测系统测距提供了理论依据。

根据常规弹药最佳定向起爆要求, 针对弹目交会环境, 建立脉冲激光周向探测系统单次和二次扫描最佳起爆延时模型和最佳起爆方位角模型.运用Matlab对模型参量进行数值仿真, 分析探测方位角、弹目间距和目标俯仰角对最佳起爆延时和起爆方位角的影响.结果表明：当激光扫描到单次目标时, 最佳起爆延时随弹目之间距离的增大而增大, 随探测方位角的增大先减小后增大, 最佳起爆延时的变化范围在0~20 ms之间；当脉冲激光周向探测系统扫描到二次目标时, 在大部分时间内最佳起爆延时时间为0 ms；在非零区域内, 最佳起爆延时随弹目之间距离的增大而增大, 随探测方位角的增大先变大后变小.