随着我国经济、社会的快速发展,环境问题日渐严重,大气空气质量逐渐下降,迫切需要强有力的技术手段开展大气环境监测。大气激光雷达技术具有抗干扰能力强、探测灵敏度高、空间分辨率高和测量范围广等优点,已成为大气环境监测的重要手段之一。基于飞行时间原理的脉冲式大气激光雷达技术发展迅速,并在大气遥感中得到了广泛的应用。虽然脉冲式大气激光雷达技术功能强大并具备优异的远距离探测能力,然而依然面临系统复杂、成本高、维护繁琐等应用瓶颈。近年来,国内外学者提出了一种基于Scheimpflug原理的新型沙氏大气激光雷达(Scheimpflug Lidar,SLidar)技术。该技术以图像传感器为探测器,以激光二极管为光源,通过在满足沙氏成像原理的条件下对发射到大气中的激光光束清晰成像,可实现大气回波信号的距离分辨探测。SLidar技术有结构紧凑、稳定性好、维护简单、成本低等特色和优势,在大气环境监测领域具有重要应用价值。SLidar技术由于使用连续波激光二激光管作为光源,峰值功率较低,因此在白天探测时大气回波信号受到太阳光背景的影响较大。虽然可实现全天时探测,但大气回波信号的信噪比在强背景辐射条件下依然较差。扫描式SLidar技术在开展大气探测时需要较快的扫描速度(比如6-12°/分钟),因此单条激光雷达信号的平均时间有限,从而导致激光雷达信号的信噪比难以通过增加平均时间来提升。因此,如何进一步抑制太阳光背景噪声,提高SLidar技术大气回波信号的信噪比,对SLidar技术的实际应用尤其是需要快速扫描测量的应用具有重要意义。808 nm单波长扫描式SLidar系统容易受太阳光背景辐射影响。因为太阳辐射比较强时,背景强度比较大,对应的大气回波信号的信噪比较差,严重影响了系统的探测性能。因此,如何进一步抑制太阳光背景噪声,提高SLidar技术大气回波信号的信噪比成为SLidar技术实际应用迫切需要解决的问题。为了破解这一难题,本文提出了一种利用太阳光偏振特性的偏振滤波技术,并应用于SLidar技术大气回波信号探测。通过线偏振片抑制太阳光背景强度,抑制太阳光背景噪声,从而提高SLidar技术大气回波信号的信噪比。并通过MATLAB模拟了太阳天顶角对垂直指向激光雷达系统信噪比改善系数的影响。本文将从如下几个方面展开,第一章概述了大气激光雷达技术背景及其国内外研究现状;第二章介绍了沙氏大气激光雷达基本原理及其噪声的主要来源和特征;第三章从理论上模拟了垂直指向的大气激光雷达在测量时太阳天顶角对大气回波信号信噪比的影响;第四章以单波长扫描式SLidar系统为基础,通过改进系统探测单元,实现了无偏振区分大气回波信号及水平偏振大气回波信号的同时探测,重点考察了在白天太阳光背景辐射较强的情况下利用偏振滤波技术抑制太阳背景噪声,从而进一步提高大气回波信号信噪比的可行性;最后,对本文的主要研究工作进行了总结并对下一步研究工作进行了展望。