中高层大气是空间天气学和空间环境学的重要研究领域,同时也是最有应用价值的太空科学研究领域,由于大气风场是描述大气行为的重要的参数之一,因此,大气风场的探测是研究大气科学的重要手段。多普勒差分干涉光谱技术作为一种新型的大气风场探测技术,不仅可以实现大气痕量气体精细谱线风速相位的高精度反演,而且计算量较小,复原反演的精确度较高。在利用多普勒差分干涉光谱技术反演大气风速的过程中,对多普勒差分干涉光谱仪获取到的包含有风速相位信息的干涉图进行反演和重构,是准确获得大气风场反演数据的重要组成部分。本论文针对目前应用于大气风场探测的多普勒差分干涉光谱技术中一些基础问题展开研究。论文的主要研究内容及研究成果包括:简要介绍了中高层大气风场探测的研究形势及其重要性,以及国内外一些已有的大气风场探测方法,多普勒差分干涉光谱技术用于大气风场探测的优势,及其在本研究领域的发展现状与趋势;研究了多普勒差分干涉光谱仪的系统结构和干涉原理,分析了大气风场探测目标源气辉的特性,并基于谱线的多普勒效应研究了多普勒差分干涉光谱仪用于大气风场探测的基本原理,介绍了多普勒差分干涉光谱仪用于地基大气风场探测的观测模式;基于目标谱线的特性,设计了多普勒差分干涉光谱仪的系统参数,研究了多普勒差分干涉光谱仪的大气风速反演算法,并基于Matlab平台进行了风速反演的验证,研究了多普勒差分干涉光谱仪的干涉图信噪比分析计算方法,并基于系统参数,模拟计算了多普勒差分干涉光谱仪的干涉图信噪比。模拟理想无噪声影响情况下的风速值,对整个数据处理过程进行验证,反演风速的标准差可达0.31 m/s,由全天空630nm谱段的气辉亮度最大值的平均值,模拟算得多普勒差分干涉光谱仪的平均干涉图信噪比约为80倍左右;研究了去低频基线的基本原理,分别分析了不同去除低频基线方法的原理和特性,研究了理想无噪声影响干涉图和在高斯白噪声影响下的干涉图的去低频基线处理方法,分析了使用不同类型去除低频基线方法的优化处理结果,得到了一阶差分滤波法为最优的去低频基线的方法,相同情况下相比于其他方法,它的风速反演结果更精确。对于信噪比分别为20倍到180倍的干涉图,对比每种方法的风速反演结果,一阶差分滤波法均可以比其他方法精确约0.2 m/s以上;研究了切趾的基本原理,分别分析了不同切趾函数的特性,研究了理想无噪声影响干涉图和在高斯白噪声影响下的干涉图的切趾过程,分析了使用不同类型切趾方法的优化处理结果,得出了应用于大气风场探测时,干涉图受到噪声影响的情况下,使用汉宁窗、汉明窗和三角窗切趾函数处理的反演风速值更稳定,更适合于多普勒差分干涉光谱仪的风速反演,特别是干涉图信噪比较低的情况下,复原反演的精度更高。对于信噪比为20倍的干涉图,对比每种方法的风速反演结果,使用汉宁窗、汉明窗和三角窗进行切趾处理的反演风速标准差可以比其他切趾函数的标准差精确约0.2 m/s;针对高斯白噪声影响下的不同信噪比的干涉图,使用蒙特卡罗方法对不同线宽的不同单一谱线提取算法的优化反演结果进行分析,得到了线宽为7-12倍光谱分辨率的矩形窗函数是最优的窗函数优化方式。对于信噪比分别为20倍到180倍的干涉图,对比每种方法的风速反演结果,7-12倍光谱分辨率的矩形窗的单一谱线提取平均比其他两种单一谱线提取函数的标准差精确约1 m/s-2 m/s;对于信噪比为80倍的干涉图,线宽为8倍光谱分辨率的矩形窗的反演风速的标准差为7.6586 m/s,可以复原相位信息,反演出大气风速的近似值。