从1960年美国T.H.Maiman博士研制成世界上第一台激光器开始,激光优异的单色性、方向性、相干性和高亮度等特点引起了各界的广泛关注。激光测距技术是目前应用较为广泛的一种激光技术,它与一般测距方法相比,具有操作方便、精度高和昼夜可用等优点。脉冲半导体激光测距望远镜具有结构简单、体积小、质量轻等特点,在中、近程测距方面有明显的优势。近年来,随着半导体激光器技术,激光发、收窄脉冲处理技术,精密时间测量电路等几项关键技术的进展,激光测距机已从军用向民用转移。其中低价、便携式脉冲半导体激光测距望远镜更受到旅游观光、登山、打猎和看球等对测距精度要求不高的消费人群的欢迎。但是对于精度要求较高的使用者来说,脉冲半导体激光测距望远镜的测量精度是不能被接受的。针对目前脉冲激光测距望远镜的缺点,本文提出了一种新的思想：将数字信号处理技术应用到手持式脉冲激光测距望远镜中,利用数字信号处理手段来提高系统的测量精度。 本研究搭建了手持式脉冲激光测距望远镜的高速数据采集系统,该采集系统的采样频率为80MHz,能快速、稳定、有效地采集激光回波信号。对手持式脉冲激光测距望远镜中可能用到的数字信号处理技术作了深入的理论分析和仿真实验,并在Lagrange二次插值的基础上提出了新的插值方法：平均权重Lagrange二次插值法和非均匀权重Lagrange二次插值法,并详细分析了这三种插值方法在手持式脉冲激光测距望远镜中的软件实现方法。同时,通过大量的实验验证了这些方法的有效性。通过实验仿真,提出了一种测量精度高、速度快的激光回波信号检测方法：首先将原始采集的数据进行高通滤波处理,尽量滤除其低频成份,并提高信噪比；然后进行相关检测,得到被测目标所在的大概位置；最后利用非均匀权重Lagrange二次插值法实现激光回波信号的提取。实验表明,该方法对10～1200m范围内的非合作目标的测量精度维持在±0.5m左右,使测量精度在原来的基础上(±0.94m)约提高了一倍。