激光高度计的主要工作方式是利用计算发射和接收到激光的时间差来进行距离的测量。它以其高精确度、高分辨率和很好的独立性而得到科学家和工程师们的青睐，并被广泛地应用于遥感、航空航天等领域。
激光高度计可被安装于飞机、卫星等测试平台上。它主要由激光发射模块、激光接收模块和数据处理模块三部分组成。激光发射模块发射出的激光首先被打到地面、洋面上的冰块等探测目标上，然后被目标反射回飞机或卫星等测试平台上。激光接收模块接收到反射回来的光信号，并把它转换成为电信号。数据处理模块会精确地测量出从激光发射到激光高度计接收到激光的时间，而这段时间就是激光在大气中的传输时间。在这段时间内，激光行走的路程是高度计与探测目标间距离的两倍。
根据光在空气中的传播速度，可以计算出这个距离的大小。再根据激光高度计的空中高度，就可以最终得到探测目标的海拔高度。由于激光束具有较小的发散角，因此激光束打在目标上会形成较小的光斑直径，这使得激光高度计有很好的水平分辨率。如果我们高密度地获得探测点，就能够得到较精密的探测区域的地形图。
美国科学家们在第一代和第二代火星探测器上都采用了这种激光高度计来获得火星表面的地形分布图。下图是高度计在火星赤道上空测量获得的火星表面地形图。科学家们采用不同的颜色来标定不同的高度，火星表面的地貌就简洁形象地展现在我们面前。这无疑为人类探索宇宙提供了强有力的武器，也为火星探测器选定最佳着陆地点提供了有价值的资料。
在激光高度计对地球表面的探测领域中，美国科学家们也曾多次应用激光高度计来勘测地表的植被覆盖情况、海平面的高度等地表的物理特性，以及云层和空气中悬浮物质的光学厚度。通过安装在飞机或卫星上的激光高度计的帮助，人类将探索的触角伸向了地球的更深处。
现在，我国的航天科学家们正致力于第一阶段“探月一号”卫星的设计与研制。在深入分析、研究国际月球探测的发展和已取得成果的基础上，有关专家结合我国月球探测的发展规划和技术基础，经过充分的论证，确定了第一阶段“探月一号”卫星的科学和应用目标。这其中，激光高度计将实现获取卫星下方月表地形高度数据的任务，服务于月球表面三维影像获取的科学和应用目标。通过星上激光高度计测量卫星到星下点月球表面的距离，为光学成像探测系统的立体成图提供修正参数；并通过地面应用系统将距离数据与卫星轨道参数、地月坐标关系进行综合数据处理，获取卫星星下点月表地形高度数据。
“探月一号”卫星的工作阶段分为发射轨道阶段、转移轨道阶段和环月轨道阶段。激光高度计在进入环月轨道阶段之前不工作，在进入环月阶段之后，不论月球表面是白天或黑夜，也不论卫星处于正飞或侧飞状态，激光高度计长期开机工作。因此，此次的激光高度计的设计不仅要注重参数指标的实现，也要努力提高其工作稳定性和持久性。
我国已将月球探测二、三工程列入我国中长期规划中，月球探测第二期工程——“月球软着陆与月球车巡视勘测”，对着陆区域进行精细勘测，为第三期月球探测工程——“月球车巡视勘测与取样返回”打下坚实基础，为月球基地的选址提供科学依据，为载人登月和月球基地的建设积累经验和技术。另外我国已开始着手火星和小行星探测的论证，激光高度计及相关技术将在上述工程项目中发挥作用。
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我国探月工程将实现4个科学目标
我国月球探测第一期工程(即“嫦娥一号”探月工程)将实现四个科学目标：
一、获取月球表面三维立体影像，精细划分月球表面的基本构造和地貌单元，进行月球表面撞击坑形态、大小、分布、密度等的研究，为类地行星表面年龄的划分和早期演化历史研究提供基本数据，并为月面软着陆区选址和月球基地位置优选提供基础资料等；
二、分析月球表面元素含量和物质类型的分布特点，主要是勘察月球表面有开发利用价值的钛、铁等14种元素的含量和分布，绘制各元素的全月球分布图，月球岩石、矿物和地质学专题图等，发现各元素在月表的富集区，评估月球矿产资源的开发利用前景等；
三、探测月壤厚度，即利用微波辐射技术，获取月球表面月壤的厚度数据，从而得到月球表面年龄及其分布，并在此基础上，估算核聚变发电燃料氦-3的含量、资源分布及资源量等；
四、探测地球至月亮的空间环境。月球与地球平均距离为38万公里，处于地球磁场空间的远磁尾区域，卫星在此区域可探测太阳宇宙线高能粒子和太阳风等离子体，研究太阳风和月球以及地球磁场磁尾与月球的相互作用等。
月球及月球探测小史
月球是地球唯一的一颗天然卫星，距地球平均距离38万公里。
月球内部由月核(半径700公里)、月幔(半径1000公里)和月壳(厚度70公里)组成，与地球相似。由于没有大气层，月球表面岩石受到各种小天体频繁撞击后，形成了一层厚度大约在3至20米之间的月壤。
月球内部的地质构造活动历史集中在距今46亿至31.5亿年前，其内部能量也已于这一时期消耗殆尽，因此月球上没有明显的磁场存在。自距今31.5亿年以来，月球实际上只是一个固化的岩石躯壳在围绕地球旋转。
1959年以前，人类对月球只能用望远镜和裸眼进行观察。
1959至1976年，美国和前苏联先后向月球发射了80多个月球探测器，其中有45个取得成功。1969年7月，美国“阿波罗11号”飞船登月成功，首次实现了人类登月的梦想。
1976年以后的18年，由于多方面原因，人类月球探测进入一个宁静期。这一期间，世界各国均未对月球进行新的探测。1994和1998年，美国成功发射“克莱门汀”和“月球勘探者”号月球探测器，对月球形貌、资源、水冰等进行了探测，标志着“又快、又好、又省”的月球探测新时代的开始。
目前美国、俄罗斯、日本、英国、德国、印度等都制订了相应的月球探测计划，并在积极实施中。迄今为止，人类载人和不载人的登月取样，已获得月球样品382千克。
