云雾的生成、特征、分布及其演变,不但反映了当前的大气状况,而且能够预示未来的天气和气候变化,在交通运输、航空航天和军事领域及其日常生活中,云雾都是最为关键的气象因素。获取云底云高和能见度等大气参数,是了解认识大气物理状况,掌握天气变化规律的一个重要因素。半导体激光云高仪具有体积小、成本低和对人眼安全等优势,在大气测量领域得到了广泛应用。　　 本文主要研究半导体激光云高仪的电路设计、系统控制和信号处理方案,重点针对云高仪系统实现过程中所涉及的低噪声高速信号采集处理、后向散射信号去噪等关键技术展开了研究。　　 首先,论文依据半导体激光云高仪回波信号噪声分析、云雾等气溶胶粒子特性和Mie散射大气探测激光雷达理论,讨论了激光云高仪后向散射信号在系统各模块的信号特征。在此基础上,提出了系统电路总体构成方案,选择了合适波长范围的半导体激光器、为其设计驱动控制电路,实现了激光后向散射信号的低噪声放大调理、降低了探测器的温度漂移、提高接收电路信噪比,并重点研究了低噪声高速信号采集、信号处理和系统时序控制的实现方案。经试验验证,该方案可以有效配合光学机械系统完成低层大气中的云层和垂直能见度连续、实时监测和数据上传。最后,针对低噪声高速采集和分段累积平均之后的后向散射信号中仍然包含大量非平稳噪声和残留的平稳噪声、严重影响参数反演结果的实际情况,提出了基于希尔伯特黄变换(HHT)的两种滤波方法。经大量实测数据验证,这两种方法可以在保留有用信息特征、帮助云层识别及能见度反演的基础上,有效抑制噪声、提高云底云高的细节识别能力、提高能见度反演的精度、大大降低云高误报/漏报率。