目前,激光雷达不仅在军事上起到了重要的作用,而且发挥其测程大、精度高、反应速度快、可靠性高等优点,在商业领域应用越来越广,发展越来越迅速,具有较高的实用价值和商业价值。车载三维成像激光雷达采用脉冲式测量原理,能够装载在车辆上实现距离测量、三维地图绘制、自动导航与无人驾驶等功能,是激光雷达的前沿性应用。本文对车载三维成像激光雷达系统进行了有理论深度和实际应用价值的研究,并考虑了车载环境和实际应用需求,设计出了一款满足实际要求的激光雷达。本文的主要研究内容由以下几部分构成:首先,详细设计和分析了车载三维成像激光雷达的系统构成原理,并给出预期指标要求,选取满足系统需求的激光器和光电探测器。其次,根据整体系统结构和所选取的激光器和探测的匹配要求,确定了发射光学系统和接收光学系统的参数要求,利用ZEMAX软件完成了两部分光学系统的设计优化与性能分析,保证所设计两部分光学系统结构简单,满足系统目标要求。再次,对车载三维成像激光雷达的控制电路系统部分进行了总体设计和各部分电路功能划分,在此基础之上,对激光器驱动电路部分、信号接收电路部分和信号处理电路部分进行了详细设计和分析,从而构成完整的控制电路系统部分。最后,对系统的主要误差来源进行了详细说明,具体分析了APD电路的噪声误差,激光脉冲引起的误差、系统延迟,时间测量单元误差和器件响应及电路延迟引起的误差等。