随着科学技术的日益发展,人类对宇宙的探求也日益深入,研究中高层大气风场对多个领域都有重要的应用价值和意义。多普勒差分干涉光谱技术是由空间外差光谱技术改进而来的,其在大气风场探测中具有重要的应用价值。多普勒差分干涉光谱技术用于大气风场探测是基于光学多普勒原理,可以通过检测气辉谱线的多普勒频移来推导粒子的速度,进而得出大气风速。风速反演的精确度可直接被干涉图的质量所影响,而由大气风速引起的气辉谱线的多普勒频移量十分微小(10^-8～10^-6波长量级),因此消除干涉图在采集过程中由仪器和环境带来的噪声、漂移和误差,在数据反演过程中是十分必要的。本文针对多普勒差分干涉仪的干涉数据预处理的关键环节进行研究,主要研究内容包括:对中高层大气风场探测的必要性以及使用多普勒差分干涉仪进行中高层大气风场探测的优点进行了简要的介绍。梳理了多普勒差分干涉光谱仪及其干涉图预处理的国内外发展现状。分析了多普勒差分干涉仪的工作原理。首先,介绍了多普勒差分干涉仪的系统结构以及其用于大气风场探测的基本原理;对用于计算大气风速的多普勒差分干涉仪的相位反演算法进行了分析,反演流程分为五个阶段:干涉图预处理、傅里叶变换、目标谱线提取、傅里叶逆变换、相位计算;研究了干涉图各种噪声、漂移和误差的成因和特性,并具有针对性地给出干涉图预处理各环节的方法。预处理的主要环节包括去除低频基线、暗电流噪声去除、冲击噪声去除、像元传输效应去除、平场、相位漂移校正。结合多普勒差分干涉仪采集的干涉图的特性和冲击噪声的成因及其表达形式,基于多普勒差分干涉仪的相位反演模型,理论推导了冲击噪声对相位反演精确度的影响,并给出反演相位误差与冲击噪声各特征参数的理论模型;结合实验室多普勒差分干涉仪实测干涉数据进行了仿真研究,结果直观地表明了反演相位误差随冲击噪声的位置呈周期性变化,与冲击噪声的强度和峰宽呈正相关关系;利用实验室多普勒差分干涉仪测得的带有冲击噪声的干涉数据与理论模型进行了对比验证,实验结果与理论的一致性验证了冲击噪声对反演相位影响的理论模型的正确性,同时证明了冲击噪声对反演相位影响的严重性以及冲击噪声校正的必要性。基于多普勒差分干涉仪干涉数据和冲击噪声的特点,分析了均值滤波法、中值滤波法、全局阈值法这几种常用的冲击噪声去噪方法的原理及利弊,提出一种最近邻比较法和开关中值滤波结合的方法用于多普勒差分干涉仪干涉数据冲击噪声的定位和校正。利用实验室多普勒差分干涉仪采集的不同信噪比下干涉数据,用上述几种方法对干涉图冲击噪声进行修正。通过对实验测量干涉数据冲击噪声修正前后对比可以看出,本文方法与其他方法相比,对冲击噪声能够进行精确的检测与校正,且不会对原始干涉数据产生影响,对冲击噪声带来的相位误差能够很好的修正。且该方法在用于不同周期及信噪比的干涉数据时,对反演相位误差的修正都达到90%以上,对不同的干涉数据具有普适性。