激光雷达技术作为一种重要的三维测距技术,具有光束窄和测距精度高等特点,已经广泛应用于三维遥感领域和三维虚拟现实领域中,而面阵成像三维激光雷达由于具有重量小,功耗低,可靠性高的优点而受到越来越广泛的关注。本文首先介绍了面阵成像三维激光雷达的各种技术和发展现状,在此基础上选择了基于增益调制测量原理的系统开展研究。论文从机载面阵成像三维激光雷达的成像原理出发,在原有双通道单线性调制方式进行探测的基础上进行了改进,采用双通道双线性调制方式进行探测,并介绍了双通道双线性激光雷达的探测方式,系统组成,信号控制电路以及各通道调制的实现方式。指出尚未解决的光源功率问题以及动态成像的技术要点问题,在此基础上解决了这些机载面阵成像三维激光雷达的关键技术问题。根据MCP增益和电压的关系,分别对两路MCP采用RC充放电和LC充放电方式进行调制,从而使双路增益分别随时间线性上升或者线性下降。通过对门选通和增益的相对时序关系的控制,使目标返回的数据分别带有不同距离调制的灰度信息。为了使机载激光雷达在动态情况下进行探测时减少运动模糊,本文设计了一款适合载机飞行条件为高度1000m,速度50m/s,曝光时间15ms的运动补偿系统,利用摆镜和压电陶瓷使激光雷达成像系统连续两次对同一目标成像,从而减少运动模糊。本论文主要工作是使用带有大功率半导体激光器以及运动补偿系统的双通道双线性激光雷达进行静态和动态实验,对得到的双路灰度数据进行处理以得到目标三维信息数据,对于1000m距离处的目标探测时,测距误差静态不超过1m,动态不超过1.5m,实现远距离高精度测量。