开展对流层和平流层大气风场的测量是人们认识大气运动变化规律的基础。激光雷达具有高分辨率、高灵敏度等优点,是探测该区域大气的最有效手段之一。由于对流层平流层大气风场观测数据量较少、准确度不高,且激光雷达易受到天气状况的影响导致测量精度下降。针对这一需求,对不同波长在不同天气条件下的测风激光雷达性能进行仿真分析,根据仿真结果,研制了基于旋转平台的直接测风激光雷达系统,并对观测结果进行对比和分析。论文首先对不同天气条件下的探测性能进行仿真,根据使用环境确定系统波长为532nm。其次构建风速仿真模型,针对白天、夜晚和污染天气下的系统探测性能进行分析,对系统的传递误差进行验证分析。为了提高系统的探测精度,接着对气溶胶和温度进行仿真分析,探究二者对系统测风性能的影响。根据仿真结果,对对流层平流层多普勒测风激光雷达系统的结构进行设计,并对系统整体进行搭建,包括望远镜、探测器、采集卡、扩束镜、积分球和转台的选取和调试,并对激光频率的频率跟踪程序和系统采集控制软件进行设计。实验结果表明:该系统在白天可以探测的最大高度为25km,夜晚可以探测的最大高度为38km。论文对系统的观测结果进行分析,采用数据融合算法对测风数据进行处理。结果表明,该算法可以有效的结合模拟（AD）信号和光子（PC）信号的优势,有利于提升测风精度。对连续风速廓线与多组探空数据进行对比,结果表明,激光雷达所测得的风速和风向廓线与探空数据变化趋势一致,验证了系统探测大气风场的准确性。对不同天气条件下的连续风速廓线进行对比,并对径向风速廓线进行分析,结果表明,以随机误差小于5m/s的高度为最大探测高度,在无云的情况下,最大径向探测高度为14.5km,而在激光可以穿透薄云的情况下,最大径向探测高度为10-12km。将不同天气条件下的实测数据与仿真数据的信噪比及径向风速廓线进行对比,结果表明探测高度低于仿真的结果,并对该现象进行了分析。根据分析结果,对不同波长下的测风激光雷达性能进行模拟,结果表明,在洁净天即AOD小于0.2时,355nm的有效探测高度最高;在严重污染天气下即AOD大于1.6时,1064nm的有效探测高度最高。在光学厚度大于0.2小于1.6时,532nm具有最高的有效探测高度。该分析为今后长时间获取全天候对流层平流层大气风场提供支撑。