在遥感探测中,激光相干探测技术能够在晴空下实时获得高时空分辨率的风场分布,是目前研究大气风场的一种重要手段,在环境、军事、航空航天以及气象等领域有着重要应用。基于激光相干探测技术的测风系统存在调试难度大、研制成本高等问题,在系统搭建之前需要通过系统参数优化和数值仿真分析,为系统研制奠定基础。论文首先简述了大气风场测量的意义,结合目前激光相干测风技术的发展情况,分析和总结了其在不同领域上的应用。鉴于数值仿真技术的快速发展及其在工程研制中的重要指导作用,本文从激光相干测风技术的原理出发,对系统参数选取进行了仿真分析,并提出以性能指标为参考的系统关键参数优化设计方案,确定系统望远镜口径和激光光束的大小。随后基于大气分层结构的回波信号模型,利用数值仿真工具Simulink建立了端到端的激光相干测风系统模型。在不同风速模型下,当平均功率和探测条件相同时,以风速测量误差和载噪比作为评估依据,对比分析了1.5μm波段的高脉冲能量-低重复频率(HPE-LPRF)和低脉冲能量-高重复频率(LPE-HPRF)系统的探测性能,得到前者的探测性能整体高于后者。当采用多脉冲累加方式进行数据处理时,低脉冲能量-高重复频率(LPE-HPRF)系统的探测性能有明显改善。本研究课题还利用全光纤激光相干测风系统完成了静态硬目标的观测和噪声测试实验。通过测量距离170m左右处大楼的,得到了150m～180m的距离门处的频率信息为80.47MHz,对应风速估计值0.36m/s;对实测回波信号的频谱进行计算,结果表明噪声功率谱分量在探测频率范围内的变化与平衡探测器的低频响应的趋势相同。通过采用多项式最小二乘法拟合每个距离门的噪声功率谱分布,并将拟合结果作为基底噪声,从回波信号的频谱中扣除,使得0～3km探测范围内风速连续性的保持得到了显著的改善。