激光雷达的应用十分的广泛,涉及到多个学科领域,能完成普通雷达不能完成的任务,如探测隐身飞机、潜艇、水雷、生化战剂等。由于激光雷达所处环境的复杂性,利用激光雷达检测信号的能力受到了很大程度的制约,只有找到更有效的信号检测和处理方法,才能更大的提高激光雷达探测能力及有效探测距离。本文针对直接探测激光雷达系统,对影响系统的噪声特性进行了分析,建立了理想高斯脉冲信号和回波信号模型,提出了一种适合于处理激光雷达弱信号的小波多分辨率阈值相关去噪方法。建立了理论模型,并针对激光雷达弱信号选择了合适的小波基和最佳的分解层次,并利用MATLAB仿真验证了模型的可行性及有效性。对不规则的激光雷达回波信号的去噪处理也进行了研究,在多分辨率阈值相关去噪法的基础上加入了自动增益控制(AGC系统),得到的仿真结果在信号波形的恢复和信噪比的提高上都取得了满意的效果。本文的研究有效地提高了激光雷达弱信号的检测能力及激光雷达的探测能力。