分析了激光测高系统中接收信号的建立过程及其相关物理量；在忽略大气对激光脉冲的影响下，推导出接收信号和目标响应函数的理论模型，表明了接收信号可以看作是发射信号与目标响应函数的卷积。以现有的测高系统（GLAS）为例，采用网格划分的方法，将目标模型离散化，进而模拟出不同观测角及目标模型情况下的接收信号波形。同时将模拟波形的输出参数与测高仪理论计算得到的参数进行了比较，结果发现：模拟接收波形的脉宽与理论计算的脉宽吻合度达99．5％；模拟波形的总光子数与国际上GSFC模拟器得到的总光子数仅相差0．4％；脉冲重心对应的高度值与实际设定的高度值仅相差1％。从而验证了该方法的正确性和可靠性。

光电探测器是影响激光测高仪探测性能的重要器件。为了使探测器性能保持最佳状态，采用了近似算法进行分析。该算法使用近似分布函数来模拟探测器的输出，推导出虚警率与阈值门限和倍增因子三者之间的函数关系，找出虚警率、阈值和增益之间的最佳结合点。实验表明，根据该方法设计的激光测高仪探测器接收电路，可使探测概率和回波信噪比有显著提高。这一结果对激光测高仪目标特性的回波分析和地形地貌3维轮廓重建有很大帮助。

利用菲涅尔衍射理论推导出高斯型激光脉冲的回波计算方法，建立了斜坡、阶梯和植被三种标准漫反射地物的回波模型，以GLAS（Geoscience Laser Altimeter System）系统为例，通过数值计算得到了标准漫反射地物的回波信号波形，分析了回波波形与三种地物模型参数、光束扫描角之间的关系。仿真计算结果表明：斜坡回波信号波形近似为单个高斯波形，其峰值和脉宽与斜坡倾角、光束扫描角有关；阶梯回波信号波形近似为多个高斯波形，其峰值与光斑内阶梯分布有关;波形的中心位置差与阶梯高度和光束扫描角有关;植被回波信号波形呈现出多个类高斯型，其峰值不仅与植被的位置有关，还与植被的面积有关。这些结论为地形地貌的反演及地表赘源分布的分析提供了理论基础。