为了提高激光测距的精度与稳定性，通过改良传统相位激光测距仪，设计了新型正交调制降频与最小二乘法解相位的相位式激光测距仪。使用反射镜实现内外测距光路，通过正交调制技术对发射激光进行幅度调制，接收模块接收到的回波信号经过混频器后再经过低通滤波器将回波信号降频，降低解相难度并提升解相精度。改用分时测量得到距离相位从而消除二次混频方法所产生的附加相移，分别对内外光路低频回波信号采样进行模数转换后使用最小二乘法求解相位。采用多频率调制测量兼顾激光测距范围与测量精度，最后通过超定方程解模糊算法求解多频测距的待测距离。在国家标准基线上进行样机测试，实验结果表明，在60 m量程内正交调制激光测距仪的测量平均误差控制在1.5 mm以内，测距量程内标准差保持在0.9 mm以内。

提出一种基于正交调制的激光测距系统, 该方案与传统的二次混频方法相比, 提高了相位测量精度并简化了系统的硬件设计, 针对距离测量过程中的距离模糊问题, 提出了一种基于超定方程组的距离解模糊算法, 避免了对最优解的搜索, 最后使用2台K60激光测距仪和3台基于本方案的测距仪在精度为018 mm的国家标准基线上进行对比试验, 结果显示, 测距时间少于18 s, 平均测量误差在2 mm以内, 在60 m的量程内测距标准差在1 mm以内, 验证了该方案相比较传统的方法具有更高的测量精度和速度。