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超分辨率处理技术有利于提高天气雷达对中小尺度气旋和龙卷风等灾害性天气探测能力，有利于天气雷达获得更精细的天气过程回波特征。文中分析了多普勒天气雷达实现超分辨率的工作原理及一些实际应用问题；针对其中谱矩估计精度降低的问题，提出采用距离过采样和白化算法的解决方法，并给出白化滤波器的设计方法和白化后的谱矩估计算法。雷达仿真和实际数据试验表明，结合距离过采样及白化技术，超分辨率技术在多普勒天气雷达中的应用是可行的。