载波调制水下探测激光雷达利用散射光和信号光在频域特性上的差异来抑制杂散光，而不同水质中的散射光的截止频率是载波调制水下探测激光雷达设计中的重要参数。测量散射杂波的频率响应需要将目标回波与散射杂波分开，尤其是前向散射，与目标回波空间上重合，不容易被分开。文中提出了一种在载波强度调制激光雷达中分别测量水下目标和散射杂波的频率响应方法，利用散射光和目标反射的信号光在空间相干性上的差异，在回波光路上使用螺旋相位板将其分开并分别采集，再通过傅里叶变换得到它们的频谱。实验结果表明，前向散射杂波具有低通特性，而目标回波的响应是平坦的。将信号与散射在频谱中调制频率处的幅度之比定义为“信杂比”，并且用其来表示探测的有效性：当信杂比大于1时，认为探测到了目标。在较浑浊的水中，为了获得大于1的信杂比，载波的调制频率需要更高，基于蒙特卡洛方法对光子在海水中的传播进行了仿真模拟，结果与实验相符。测距实验也证明了，提高调制频率可以减小浑浊水中的测距误差。当信杂比小于1时，提高调制频率，测距误差降低明显。

太阳耀光干扰严重阻碍遥感领域中目标信息的有效提取，为实现复杂海面背景中水下**目标的全天候全天时监测，针对无人机载平台，提出基于偏振信息的海面太阳耀光抑制方法。利用太阳耀光和目标信息光的偏振特性差异构建光成分解耦分离模型、选择非饱和偏振图像组解算场景全域偏振信息，使用穆勒矩阵形式的太阳耀光归一化反射率求解太阳耀光的偏振态空间分布；提出光源-水下目标-探测器偏振态传输模型以求解目标信息光偏振度，并根据被动水下成像物理模型，利用水体衰减系数对目标信息光偏振度进行修正；最终实现波动水面的反射太阳耀光抑制。实验结果表明：对于户外真实波动水面场景，耀光抑制图像的区域对比度和图像信杂比相较于90°偏振图像分别提升25.3%和78.4%。本文方法可有效增强太阳耀光干扰下的水下目标表征，从而助力我国挺进深蓝、向海而兴。

激光雷达具有全天候工作、探测精度高、有效探测距离远、易获得三维信息等特点，但工作在远距离模式时，目标点云比较稀疏。当前便携条件下，基于深度学习的算法在激光雷达点云数据直接目标识别时，实时性和成功率尚不能达到远程监视实际工程的要求。针对实际工程中利用激光雷达检测运动目标进而实时引导高分辨率相机的需求，采用基于变化的检测方法，对远距离条件下激光雷达的运动目标检测方法进行了研究，利用点云数据的距离信息，给出三维单高斯模型和三维高斯混合模型检测动目标的过程和方法，提出了利用杂波图恒虚警率检测法处理点云数据的方法。实验表明，与二维图像动目标检测方法相比，三维单高斯模型法会很大程度提高检测准确性，降低虚警率，但仍然存在较高虚警率。为适应复杂三维场景，采用基于三维高斯混合模型的方法进一步降低了虚警率，但也降低了检测速度；而杂波图CFAR的方法具有很高的实时性，同时也具有较好的检测性能。