快速、实时、高精度的距离测量是卫星编队飞行、大尺寸装备制造和引力波探测等领域的关键技术。飞秒光频梳具有超宽光谱范围、超窄脉冲宽度以及超稳脉冲序列间隔的特点,不仅可以利用时域的周期脉冲实现大尺度范围的飞行时间测距,还可以利用频域的相干谱线获得高精度的干涉信息,在大尺度、高精度的绝对距离测量领域能够充分发挥其优势。在众多利用光频梳作为光源的测距技术路线中,双光梳测距法采用一对相位锁定、具有微小重复频率差的光梳分别作为信号光和本振光,通过异步光学采样的方式,将两光梳间的互相关干涉图在射频呈现,无需任何机械、电子扫描装置来人为调整信号光和本振光之间的脉冲对准即可快速实现大测量范围的高精度距离测量。因而双光梳测距法成为近十年来国内外研究热点。双光梳测距法测得的目标距离实则为信号光和参考光之间的光程差。应用于自由空间时,光梳特有的宽光谱特性必然会使得测量结果受到大气环境的影响;同时和系统参数也密切相关。本论文围绕此问题,首先详细呈现了双光梳测距的理论模型;其次细致分析了所测目标距离和系统参数及大气环境要素的关系,并人为加入不同噪声类型（时间、频率、相位等）来模拟现实测量中的噪声,通过后续软件信号处理对测量结果予以校正;最后建立了一套双光梳实验演示系统,验证了系统的测距能力。本论文主要研究内容分为以下几个部分:1)研究了双光梳测距系统相关的理论基础。这一部分首先分别从时域及频域角度出发给出了光频梳的理论模型,并证明两者满足傅里叶变换关系,具有等效性;其次详细论述了双光梳异步光采样原理,推导了双光梳测量结果和系统参数的设置以及大气环境要素的关系;最后,阐述了软件上的噪声纠错技术原理。2)对双光梳测距系统进行了详细仿真模拟。这一部分利用matlab数值仿真分析了系统参数和大气环境要素对系统测量结果的影响。系统参数包括重复频率、重复频率差、重频差的抖动、带宽、带宽内光谱形状、两光梳间相对线宽、载波包络频移抖动;大气环境要素包括温度、湿度和大气压等。仿真结果表明:随着重复频率的增大,重频抖动对测距结果的影响将减小;本振光（LO）和信号光（SIG）的重频差越小,射频干涉图的周期越长,干涉图越精细,从而更有利于峰值位置的提取,进而提高测距精度;光学带通滤光片（BPF）带宽的增加对测距精度影响不大;BPF带宽内的光谱形状对测距精度的影响不大;随着两光梳间相对线宽的增大,测距精度逐渐降低;载波包络频移对射频干涉图的形状有一定影响,但经包络拟合后对目标光程漂移的影响不大;大气环境温度抖动对测量距离的影响为1μm/（m?℃）;大气压强抖动对测量距离的影响为2.6μm/（m?k Pa）;大气湿度对测距的影响较小。除此以外,利用纠错算法,对人为加入的时间、频率、相位噪声予以校正,经过校正后系统的测距精度提高了2×105倍。3)开展了双光梳测距系统实验。利用两台自由运转重复频率有一定差异的光梳建立了一套双光梳测距实验验证系统,详细介绍了实验装置的参数设置。在双光梳自由运转、且重频差抖动在约10Hz范围的情况下,得到的测距精度为10微米量级;论文对实验结果进行了详细分析。本文的研究工作从理论分析,到仿真模拟,再到最后的实验验证。从理论上较全面掌握了影响双光梳测距系统测量结果的各个因素,从实验上验证了双光梳测距系统的测距能力。论文所得研究结论及研究方法为双光梳实验系统走出实验室、走向实际应用奠定了一定基础。