危险气象探测对航空安全至关重要。高空冰晶是对飞行安全威胁较大的天气现象之一。飞机穿越高空冰晶区域时,冰晶会堵塞在发动机叶片表面,造成发动机失速与喘振,同时引起燃烧室熄火。另外,冰晶还会进入大气数据传感器,使相关传感器数据异常,从而造成飞机失控。目前民航飞机装机的机载气象雷达为单极化体制,尚不能有效区分降水类型和含有冰晶的恶劣天气。因此开展高空冰晶检测技术的研究具有非常重要的价值。针对现行单极化体制下的机载气象雷达高空冰晶检测技术问题,论文在分析冰相粒子成分的基础上,提出了一套完整的高空冰晶检测流程,利用温度和高度等辅助知识实现高空冰晶的有效检测,具体的论文工作如下:首先分析了冰相粒子的组成成分,然后给出了基于气象微物理参数的冰水含量值的计算方法,在此基础上提出了一套完整的高空冰晶检测流程。其次,将数值天气预报模式WRF模型输出的气象微物理参数作为冰晶检测的数据源,对其进行数据分析以及质量控制等预处理操作,为后续实验提供数据支持。接着,依据冰晶粒子质量幂律分布函数和粒子数浓度分布函数完成冰水含量与雷达反射率关系建模,针对一般的经验公式呈指数分布的问题,对所提模型进行化简,结果表明模型分布与经验公式一致。最后,提出了一种基于知识辅助和遗传算法的高空冰晶检测方法。该方法将冰晶分布区域的高度和温度范围作为辅助知识,对冰晶存在空域进行预判,接着对该空域获得的雷达数据进行质量控制。其次以冰晶微物理参数的先验值作为辅助知识,将冰水含量与雷达反射率关系模型中的6个待估参数进一步简化为3个待估参数,然后利用遗传算法进行参数估计,具体操作是首先对上述模型中的三个未知参数生成初始种群,并进行编码、选择和变异操作,接着按照适应度函数选出最优解,解码后得到最优参数,进而得到确定的冰水含量与雷达反射率关系模型,最后利用该模型完成冰水含量估计,以实现高空冰晶检测。针对美国俄克拉荷马州地区一次真实气象场景的仿真数据进行分析,实验结果表明,该方法能有效地实现冰水含量值的估计并进行冰晶危险等级划分,从而有效地完成高空冰晶检测。