20世纪60年代末，国际上不少国家开始启动相关的研究与开发工作。世界上第一套机载激光测深系统由加拿大的OPTECH公司研制。80年代中期，美国陆军工程兵部队（United States Army Corps of Engineers，USACE）启动了研制机载激光扫描测深系统（Scanning Hydrographic Operational Airborne Lidar Survey，SHOALS）的项目，该项目在加拿大OPTECH公司的支持下得到了发展。SHOALS系统最开始应用于导航线路环境测量，很快就发展成沿岸区域水深测量系统，并可以同时测量水下地形和水上地形。90年代初，世界上第一套功能比较完善的商业实用型机载激光测深系统由加拿大OPTECH公司研制成功。此后，OPTECH公司相继成功开发出用于水深测量的一系列机载激光测深系统产品。1993年，澳大利亚皇家海军与BHP工程与可视化系统公司合作推出了LADS I系统，并装备澳大利亚海军。瑞典Saab公司于90年代研究出用于追踪潜艇的激光雷达系统HawkEye，1994年和1995年向瑞典海军和海岸线管理局提供了两套HawkEye。2002年，Saab公司将该技术转让给AHAB公司。2005年，AHAB公司推出了HawkEye Ⅱ系统。2011年，澳大利亚的LADS MKⅡ系统升级为LADS MKⅢ系统。2012年，加拿大的SHOALS 3000T系统升级为CZMIL系统。2013年，瑞典的HawkEye Ⅱ系统升级为HawkEye Ⅲ系统。

机载激光测深系统充分应用了激光的相干性、单色性及其脉冲窄、功率大、散度小等特性，其原理是利用红绿激光分别测量飞机到海面和海底的距离，通过计算距离差来获得水深信息。通常采用钇-铝-石榴石的半导体固体激光发射器，发射波长为1.064微米的红外光及经倍频后波长为0.532微米的绿光两束光脉冲，其中红外光直接射向海面并从海面反射回来，绿光穿透海水从海底反射回来。根据激光从海面和海底反射至激光接收器的时间差可计算出所测水深：

式中为激光在海水中的传播速度。

机载激光仪器测深示意图

机载激光测深系统主要包括五个部分：①激光扫描系统。通常由激光发射器、回波探测器、光导管、记录器、电源部分、稳定平台装置等部分组成。主要完成深度探测。激光发射器使用两组激光脉冲，红外光束向海面垂直发射，获取飞机离海面的高度。绿光脉冲按照一定的扫描方式，在飞机的下方形成一系列的扫描光斑，通过激光在海水中的传播时间获得测点处的水体深度。激光的发射扫描一般采用直线、弧线、圆形和椭圆扫描。②导航定位系统。多采用全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System，GNSS）+惯性导航系统（Inertial Navigation System，INS）的组合定位系统。GNSS提供飞机的水平位置，惯性导航系统提供飞机的高度、姿态和垂直加速度等信息。③控制—监视系统。系统由计算机、显示器等硬件和相应的软件组成。用于系统操作员在控制台对系统进行实时控制和监视。④数据采集处理系统。系统由计算机、显示器、记录器等硬件和相应的软件组成。用于处理、记录飞机的位置和测点的水深数据，以及系统操作所需的其他数据。⑤地面处理分析系统。主要完成对所记录的红绿光束进行波形识别、滤波和内插处理。计算各测点的深度并进行飞机姿态校正、波浪改正、潮汐改正及其他环境参数改正，最终获得海底地形数字成果，并利用此数据经过抽稀后绘制水深成果图。

机载激光测深系统主要适用于浅水区大面积的高效率、高精度测深，其有效测量深度取决于光束在海水中的衰减程度、测深精度、激光脉冲的持续时间和发射功率等因素。光束在海水中的衰减程度又主要取决于海水的混浊度，在透明度较好的水域，其最大测量深度可达50米。夜间因无太阳背景噪声的干扰，光束的穿透性能可比白天提高约30%。

中国开展机载激光测深系统的研究始于20世纪80年代，中国科学院上海光学精密机械研究所和海军海洋测绘研究所在国家863计划资助下，于2004年完成了机载激光测深系统样机研制，在中国南海成功地进行了飞行测量实验，获得了有价值的试验数据。中国科学院上海光学精密机械研究所依托国家重大科学仪器设备开发专项，继续开展机载激光测深系统工程化产品研制。