为提高机载激光雷达回波信号的分解精度，以偏正态分布函数作为拟合基函数，采用层层剥离策略以及人群搜索算法与全局收敛LM算法相结合的方法，实现了机载激光雷达回波信号的波形分解，并通过实验加以验证。结果表明：回波信号可被分解为一系列偏正态分布函数的叠加，获得了信号幅值、中心位置、半宽和偏态系数等关键参数；拟合波形和回波信号的相关系数均在99%以上，波形分解精度得以有效提高。所提方法能够实现全波形机载激光雷达回波信号的精确分解。