尾流是飞机飞行时的必然产物，对航空安全有重大威胁，还限制着航空效率和容量的提升，飞机尾流涡核的精准辨识是动态缩减尾流间隔的前提，目前晴空尾涡探测的主要工具是相干多普勒激光雷达（CDL）。针对使用激光雷达进行飞机尾流探测中受限于雷达时空分辨率和背景风场的影响导致的识别和反演尾流关键参数误差较大这一问题，提出一种在激光雷达探测数据基础上基于贝叶斯网络（BN）和均方误差（MSE）构建的尾涡参数反演模型。搭建大气背景风和湍流环境，并将其叠加到模拟的尾涡速度场上，得到用于训练模型的仿真数据集。实验结果表明：所提算法能够得到误差较小的参数反演结果（仿真算例中涡核位置偏差在2 m以内，环量偏差在5%以内）；在实际算例中，所提算法与传统算法相比，反演速度场均方误差显著降低（平均超过50%）。本研究可用于机场实时尾涡监测，对尾涡间隔标准制定有重要意义。

相干多普勒激光雷达(Coherent Doppler Lidar, CDL)凭借高精度、高时空分辨率等优势已成为晴空尾涡探测的主要手段。为了提高飞机尾涡观测效率并实现数据的快速处理和实时显示,基于2018年在四川开展的尾涡观测实验,提出了一种基于CDL频谱宽度和径向风速的尾涡快速识别方法,并基于此方法分析了典型机型的尾涡演化过程。结果表明,不同机型的尾涡演化趋势相似,均在距地面约50 m处产生并向下、向外扩散,尾涡环量逐渐减小,但由于近地面效应的影响,会伴有短时间环量增加现象。随着飞机重量和翼展的减小,尾涡的耗散时间缩短,左右涡初始涡核的间距减小,频谱宽度融合现象更明显,该现象消失所历经的时间增加。

为保证飞行安全，并尽可能地提高机场跑道容量，对飞机尾涡相干激光探测系统进行了设计。从飞机尾涡激光探测的总体要求出发，提出相干激光探测系统结构，同时针对激光光源参数以及平衡探测光路结构进行设计，给出整个系统的设计参数。通过对所设计系统的探测信噪比以及测速精度的仿真分析表明，所设计的飞机尾涡相干激光探测系统能够满足尾涡探测的需求，当脉冲能量达到25 mJ 以上时，雷达在探测距离7 km 内的探测信噪比大于3 dB；在2 km 内测速精度优于0.2 m/s。

为了实现对飞机尾涡的有效监测，解决机场飞行安全与跑道容量受限的问题，提出了一种基于激光雷达回波的飞机尾涡参量提取算法.从尾涡的物理模型出发研究飞机尾涡的涡旋环量、径向速度分布等参量，对尾涡结构进行描述.依据尾涡参量的性质，给出了参量提取算法的设计流程，即对回波信号进行分解除噪等处理；通过选取门限确定正负速度包络，进而得到径向速度分布；利用径向速度分布反演得到涡核半径、涡核位置及涡旋环量等尾涡参量.最后以某型飞机的激光雷达探测实验数据为例进行了实例计算并与模型仿真结果进行对比，验证了该算法的有效性.