目前 CDL 在追求高空间分辨率时存在挑战，缩短激光脉冲虽能提升空间分辨能
力，却不可避免地导致频域频谱展宽，从而导致测风精度下降。此外，在高分辨率条
件下，回波信号极其微弱且波动剧烈，导致在复杂的系统噪声背景下无法准确提取相
干载噪比（CNR）并可靠地反演能见度信息，以上构成了当前领域的核心技术挑战。
由此可见，利用 CDL 探索高空间分辨率下复杂大气环境中的信号反演算法与误
差补偿理论，实现大气风场与能见度的同步精细化测量，不仅能显著提升设备的探测
效率，更对航空保障与环境治理等领域具有重要的理论意义与实际使用价值。
围绕高空间分辨率相干多普勒激光雷达（CDL）的大气探测需求，系统开展
了从理论建模、系统设计、性能标定到外场实验验证的研究工作，形成了一套完整的
多参数精细化探测方法体系。
（1）在理论与方法方面，建立了 CDL 系统回波信号模型，分析了空间分辨率提
升过程中面临的关键问题，提出了利用长短脉冲差分交叉谱方法，在保证信噪比的前
提下实现了空间分辨率的有效提升。
（2）利用噪声补偿的对数域高斯精修算法进行风速估计方法，通过蒙特卡洛分析
验证了该算法相较于经典算法具有更快的寻峰速度和更高的寻峰精度；通过仿真分析
能见度反演的误差，提出基于时频图分析与自适应稳健拟合的消光系数提取算法提高
反演精度，结合大气复杂环境仿真对比该算法与最小二乘拟合的反演结果，体现了该
算法在边界值拟合精度方面的优势。
（3）分析雷达系统器件参数对系统性能指标的影响，基于仿真分析结果，完成了
雷达关键器件的参数优化与指标分解，构建了包括激光源、调制模块、放大模块、光
学系统及探测与处理单元在内的完整硬件系统，并通过实验对关键器件性能进行了验
证，实现了系统的工程化集成与稳定运行。为了实现系统参数可控，大气参数反演结
果的可视化，利用 python 搭建了上位机界面并与板卡和器件进行通信测试，为实验长
时间无人值守连续观测提供条件。
（4）在系统标定与误差分析方面，通过硬目标回波实验和零风速标定实验，完成
了系统距离分辨率与测风精度的定量评估，验证了系统性能符合理论分析结果。同时，
针对能见度反演中的误差来源，建立了基于回波强度波动的消光系数误差模型，推导
了能见度反演的理论误差边界，为系统性能评估提供了量化依据，验证了雷达系统的
精度，满足大气多参数探测的指标。
通过与商用测风雷达及能见度仪的对比测试，得到风速反演误差 0.97，证明 CDL 风速探测的稳定性和准确性；将系统反演风场与气象台数据进
行比较，证明了风向反演的可靠性；比较 CDL，商用雷达与气象站能见度数据，CDL
在低能见度条件下在误差
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