机载气象雷达主要用于探测飞机航路上的恶劣气象区域，包括空中的雷雨区、雷暴区、冰雹、湍流和风切变等。低空风切变发生突然并且具有持续时间短、影响强度大和危险性高等特点。在飞机起降阶段探测低空风切变时，微弱的低空风切变信号常会淹没在强杂波背景中。作为现代航空运输领域的一个重要课题，研究强杂波背景下的低空风切变检测技术对保障航空运输安全有着重要的意义。首先，论文从气象目标信号和地杂波信号两个方面介绍了机载气象雷达的数据模型，并利用风场建模与撒点法结合的方法和零记忆非线性变换方法分别仿真风切变信号与地杂波信号。其次，论文介绍了基本的低空风切变检测步骤，并以F因子为核心，重点研究低空风切变的危险评定流程。再次，论文针对检测流程中的地杂波抑制模块，提出了一种基于双门限控制的机载气象雷达地杂波抑制方法。该方法在利用先验信息估计杂波谱中心与谱宽的基础上，根据回波信号的功率强度设计谱宽控制门限和幅度控制门限，即利用双门限逐距离单元自适应地调节滤波器凹口，从而减少杂波抑制时对风切变信号的影响并降低杂波残余。不同杂噪比条件下的仿真实验结果表明，该方法具有良好的杂波抑制效果。最后，论文针对信噪比较低且脉冲数较少时的风速估计问题，提出了一种基于压缩感知的低空风切变风速估计方法。根据雷达回波信号的稀疏性，将压缩感知技术应用在低空风切变的风速估计问题中。该方法可在信噪比较低且脉冲数较少时获得精确的风速估计结果，并具备超分辨率的频谱估计性能，在风切变信号与地杂波信号频谱邻近的区域仍能有效地进行频谱估计。仿真实验的验证与分析证实了上述所提方法的有效性和可靠性。