飞机在飞行过程中需要时刻掌握飞行前方的气象状况。而空中的气象情况总是复杂多变,尤其在极端天气易发的季节和地区,想要单纯依靠地面的气象预报来准确掌握航程中的气象动态是非常困难的。机载脉冲多普勒气象雷达则能够用清晰的图像实时显示出飞机前方的气象状况,并及时将极端天气的报警信息提供给飞行员,以提前躲避危险。本文在分析气象回波时域与频域特性的基础之上,阐述了针对气象信号平均功率、平均速度以及谱宽三个特征的估计算法原理,通过仿真对频域估计算法和脉冲对估计算法进行了性能的对比分析;研究了针对机载环境下地杂波的抑制方法原理,通过仿真对动目标显示技术与动目标检测技术进行了模拟与分析;结合实际的气象目标特征,重点对普通气象、湍流、低空风切变三类气象目标进行了建模,对建立的模型进行了信号处理仿真,仿真结果分析表明了本文所运用信号处理方法的正确性与有效性。