为了实现高精度连续探测对流层和平流层大气风场，搭建了一台直接测风激光雷达系统对对流层和平流层大气风场进行探测。该系统基于双边缘法布里-珀罗标准具的瑞利散射多普勒测风原理，使用转台式探测结构，通过频率跟踪的手段对频率漂移进行跟踪，确保测风的精度。实验结果表明，该系统对对流层和平流层大气风场探测效果良好，频率跟踪的范围为±50 MHz，可以大大减小频率漂移带来的风速误差。经过系统的稳定运行和长时间的观测，在40 km处测得的径向风速随机误差为8 m/s。径向风速合成为水平风速后，随机误差在38 km处最大为10 m/s左右。该系统白天探测高度为25 km，夜晚探测高度为38 km。与探空数据对比，风速误差均小于10 m/s，其中风速误差在±5 m/s的范围内的数据量约占75.8%，探测的风向误差与探空气球的趋势基本一致，误差范围在10°~20°之间，在15°范围内的数据量约占58.6%。将实测数据与探空数据进行统计分析，结果具有良好的一致性。该系统可以为对流层和平流层大气风场的探测提供数据支撑。

为了解决多普勒差分干涉仪风场探测技术中，干涉图畸变对风速反演带来的系统误差，通过对大气气辉氧原子红线和绿线的正演干涉图添加不同类型、大小的干涉图畸变，仿真对比了含畸变干涉图与理想干涉图反演多普勒相位的差异，得到干涉图畸变对多普勒相位反演精度的影响。结果表明多普勒相位误差随着目标风场与干涉图畸变程度增大而增大，其中条纹局部弯曲影响最大，且弯曲范围越小越靠近采样中心误差越大。通过局部弯曲对不同条纹频率系统产生的误差仿真表明，等量的弯曲对条纹频率高的系统产生更大影响。此外含畸变干涉图多行像元合并时局部调制度降低，不会增加相位不确定度，因此即使干涉图存在缺陷也可以进行多行像元合并，提高信噪比，降低相位不确定度。研究结果为多普勒差分干涉仪的设计、加工、装调指标提供了定量理论依据。