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云和气溶胶都被认为是生物圈、水循环圈和地球气候系统辐射收支的重要调节者。探测云和气溶胶的方法有许多,但是不受地域限制和时间限制的全天候观测方法,可选的仅有具有主动回波的星载激光雷达。现役的星载激光雷达CALIPSO(Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observation)由于超期服役,其激光能量已然下降,后期不足以很好完成云和气溶胶的探测。中国将计划于2019或2020年发射拥有自主知识产权的星载高光谱分辨激光雷达(spaceborne high spectral resolution lidar,spaceborne HSRL)大气环境监测卫星搭载的高光谱分辨激光雷达(Spaceborne Aerosol and Carbon Detection Lidar,SACDL),该星载激光雷达与前者的最大不同在于搭载了星载高光谱分辨激光雷达,这将有助于更好的探测云和气溶胶,提升云和气溶胶光学特性的反演质量。本文通过对高光谱分辨激光雷达理论、瑞利散射理论、窄带光谱滤波器特性以及CALIPSO的研究,仿真了星载高光谱分辨激光雷达的信号,并对仿真的信号进行新的特征层次探测算法、场景分类算法以及消光系数反演算法研究。以下所示的是本文的研究的主要内容:1.系统的分析了利用窄带滤波器分离由质量带来的不同谱线(瑞利散射和米散射)展宽的高光谱分辨激光雷达原理。讨论、确定并计算了在不同温度和压力下的瑞利散射的展宽谱线。2.分析了星载高光谱分辨激光雷达高光谱通道与星载激光雷达其他通道的异同,确定了星载高光谱分辨激光雷达的激光雷达方程,并讨论了干涉仪滤波器和原子/分子滤波器作为高光谱通道窄带光谱滤波器的异同。使用CALIPSO的二级云和气溶胶数据产品,仿真出星载高光谱分辨激光雷达的高光谱通道。3.通过分析现有星载激光雷达CALIPSO的探测算法结合新加入的星载高光谱分辨激光雷达的高光谱通道,对星载高光谱分辨激光雷达的特征层次探测算法,场景分类算法以及消光系数反演算法进行了研究。并对最后的消光系数进行了反演,其反演结果与原始数据呈现出较好的一致性。结果表明:仿真出的星载高光谱分辨激光雷达回波信号能有效的反演出云和气溶胶的光学特性,其反演结果与CALIPSO的原始数据呈现较好的一致性,其相关系数保持在0.85以上,均方根误差保持在0.6以下。将来星载高光谱分辨激光雷达会对全球云和气溶胶气候效应的研究起到帮助性作用。