大气风场与人们的生活息息相关,准确测量大气风场的变化,对于机场风切变探测、气象预报、风能利用以及航天制导等领域都有着不可估量的作用。相干激光测风雷达因为其晴朗天气下探测能力突出、高时间分辨率与高空间分辨率、高测量精度等优势成为了测量大气风场的主流手段。由于相干测风激光雷达的回波信号非常微弱,信号处理方法的好坏对于测风雷达的性能有决定性的影响。本文就相干激光测风雷达信号处理过程中的多普勒频移频率校正技术、风速反演数据质量控制与信号累加技术等进行了研究,对提高风速反演精度具有重要的价值。论文首先采用了理论分析、软件仿真与实验验证结合的方法,对频率幅度校正算法进行了研究:针对具有代表性的几种校正方法,如能量重心法、三角形法、双谱线/三谱线插值法,进行了仿真比较;选择了更适合实验条件的能量重心法进行了进一步的优化,提出了双重能量重心法,使其风速测量精度提升了一个量级;通过分析风速反演的原理与误差来源,以扫描间隔数据点数、信噪比、风速残差、数据有效率为判据,提出了相应的风速反演数据质量控制方法;最后,研究了基于信号累加的信噪比增强方法,发现采用时域信号先相干累加再进行快速傅里叶变换的方式对信噪比增强效果最佳,但由于测量软目标区域时,接收回来的时域信号的相位会随着区域位置而不断变化,直接累加时域信号反而会起到淹没有用信号的反效果,所以选用时域信号快速傅里叶变换之后再进行相干累加的方式更适合软目标的测量,并提供两种结合正交混频原理的方案实现信号相干累加,用Simulink系统仿真验证其可行性。在实验室搭建了基于连续模式的相干激光测风雷达实验装置,通过伺服电机控制转盘对速度测量进行了定标,用频率校正方法对测量的转盘速度进行了校正,证明频率校正算法对风速测量精度的提高有明显的效果。