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卫星激光测距（SLR）始于1964年NASA的Beacon-B卫星的跟踪试验，随后激光测距技术不断发展，测量精度得到了大幅提升（从早期数米的精度水平提升至目前几个毫米的水平），并且越来越多的卫星安装有激光反射镜进行激光测卫，国际已经有超过40个激光测控站用于开展卫星激光测距。激光测距技术发展至今经历了近50个年头，除通常的激光测卫外，还应用于测月。激光测距资料的积累对天文地球动力学、地月科学、月球物理学和引力理论等诸多学科的研究有着重要的价值。
光在真空中的传播速度是恒定的，通过测量激光发射与接收时刻的差异即可精确测量两者之间的距离，称为激光测距。根据激光传播时间测量方式的不同，激光测距可以分为相位激光测距和脉冲激光测距两种方式。相位激光测距仪是用无线电频段的频率，对激光束进行幅度调制并测定调制光往返一次所产生的相位延迟，再根据调制光的波长，换算此相位延迟所代表的距离。但是，实际测量中，相位变化的整周期数无法确定，因此存在模糊度问题。脉冲激光测距的原理是：测距仪发出激光束，经测量目标发射后再由测距仪接收，简言之，脉冲测距通过记录激光的往返光行时实现测距测量。激光脉冲的往返传播时间由距离计数器测量。距离计数器的开门信号为激光主波采样信号，对应的关门信号为激光回波信号。激光脉冲往返传播时间可根据距离计数器在开门、关门信号之间的计数值求得。脉冲激光测量的典型波长为532nm，当激光脉冲通过望远镜发出并被反射镜反射，最终由望远镜接收反射脉冲，高速光电探测器可以在 20ps 的时间精度内进行计数，折合为单程精度约为3mm。
图3.4为相位激光测距的基本原理图，本质是测量激光发射与接收时刻的相位差，再通过波长将相差转换为距离，最后结合模糊度，获取激光往返的距离。相位式激光测距仪一般应用在精密测距中，其精度一般可达毫米量级。
图3.4 相位激光测距原理图
在SLR测量中，为了减少散射引入的误差，通常使用标准点数据（Normal Point Data），就是对一定时间范围内的多个测距值进行平均，这使得 SLR 的均方根差（RMS）值降低约4倍。
影响激光测距精度的误差因素有：脉冲式激光测距测量的是往返光行时，与计数器的时间分辨率相关，如果计数器的计时误差为Δτ，那么其测量误差为c·Δτ；激光脉冲前沿具有一定的宽度，计数器开关触发点的位置变化也将引入测距误差，不同触发方式引入的误差也不同；由于激光脉冲在空间传播过程的衰减与畸变，导致接收到光脉冲与发射的光脉冲在幅度和形状上不一致，给严格确定脉冲到达时刻带来困难，由此引起的误差称为漂移误差；光波穿过大气层时，大气折射也将影响其传输的路径，从而引入误差。