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激光雷达测距精度是激光雷达的核心指标之一，对目标三维重建精度有着极为重要的影响，是激光雷达设计时的主要考虑因素。为此，论文通过理论研究，得到测距精度与设计参数间的依赖关系及测距精度极限，并通过数值仿真和实验，验证理论结果的正确性。 论文基于Cramer-Rao下界理论(CRLB)，推导了高斯脉冲、倒置抛物线脉冲和四次方脉冲时激光雷达测距精度极限的理论解。在脉冲能量固定的条件下，讨论脉冲波形和信噪比对测距精度的影响，结果表明，脉冲能量一定，特别是低信噪比时，脉冲峰值功率和峰值附近的波形变化成为影响测距精度的主要因素。当信噪比小于1.5时，高斯脉冲测距精度最佳，随着信噪比提升，抛物线脉冲精度改善迅速，并在三种波形中一直保持最佳精度。当信噪比升高到5时，三种典型波形的测距精度区别已经不大，且与CRLB理论值十分接近。 同时，在理论上引入“位数宽度”的概念，给出能分析A/D位数对测距精度影响的CRLB解析解，结果表明当A/D位数达到8位，其对测距精度的影响已经不大，一味的提高A/D位数会增加器件成本，带来噪声等负面影响，在实际系统中需综合考量参数选择。 在以上基础上，建立激光雷达测距精度的仿真模型和实验装置，通过数值仿真和实验，验证了理论研究结果的正确性。论文研究结果对于激光雷达测距精度的理论完善和高重复率脉冲激光雷达系统的优化设计与应用有一定的参考价值。