针对当前激光多普勒测速技术只能应用于二维平面运动载体导航这一现状, 对该技术在飞行器三维空间运动导航中的应用进行了探索性研究。首先, 通过对激光多普勒波束配置特性进行分析, 提出了能够最大程度获取飞行器导航信息的激光多普勒波束配置方案。随后, 利用多普勒频移理论建立了相应的激光多普勒导航状态方程, 并针对状态方程太少, 无法求解这一现状, 提出了一种交叉采样解算法分时解算飞行器各状态量, 通过推导得到了飞行器的速度、姿态解算公式, 实现了对所有导航状态量的解算。最后, 根据所提出导航解算方案的特点, 对激光多普勒测速仪在实际飞行器导航中的应用方式进行了分析, 提出了相应的导航策略, 并通过对某飞行器进行六自由度仿真对所提出的方法进行了验证, 仿真结果证明了设计方案的正确性和有效性。

为了解决扫描式测风激光雷达斜上方空域三维风场分布探测的难题，提出采用多点规则采集、四波束分组结算、多区域融和的方式进行观测区域的风场反演。以速度可控的硬目标作为研究对象，通过比较合成后的风速大小与控制速度的差异验证了该反演方式的有效性。通过设计精度试验，对实际风场进行测量。对雷达测量结果与三维超声波风速风向仪测量数据进行对比，结果表明：采用该风场反演技术对距离400 m内的风场进行推算，风向精度优于5°，风速精度优于2 m/s,能够准确描绘探测区域的风场信息。