多光束激光相干场成像技术突破传统概念，采用微小频移的光束组两两干涉提取目标的傅里叶分量，通过目标频谱傅里叶逆变换获得目标高分辨率图像。该技术仍处于实验室原理验证向实体阵列过渡的研究阶段。在这一过程中多种影响因素对成像质量产生着影响。其中发射阵列的孔径位置误差分布规律以及控制范围一直缺乏较为系统的理论支撑。从傅里叶望远镜发射阵列的光场传输特性入手，分析了在基线不同位置引入孔径误差时对成像质量的影响。并分析出孔径位置精度的要求与分布规律，同时针对这一分布规律提出了孔径位置的相对误差精度，计算机仿真分析得出相对误差精度应控制在5%以内不影响成像质量。该研究为傅里叶望远镜发射阵列的设计与装调提供了理论依据，为傅里叶望远技术的工程化实现奠定一定的理论基础。

为了深入研究可行的中高轨成像技术, 本文从探测能力角度(用最低发射激光功率表示)深入分析和比较3种主动干涉合成孔径成像技术--傅立叶望远镜(又称为相干场成像或条纹场扫描成像)、成像相关术(又称为强度相关成像)和剪切光束成像。本文利用光电倍增管的信噪比模型和激光作用距离方程, 较为细致地分析每种技术在满足单次信噪比(SNR=5)条件下的极限探测能力。通过仿真分析得出：傅立叶望远镜、成像相关术和剪切光束成像所需的最低单光束单脉冲能量分别为114 J、073 MJ和31 MJ。最终得出傅立叶望远镜是上述3种主动成像技术中在目前技术水平下最适合中高轨目标(约36 000 km)高分辨成像的可用技术的结论。

为了采用T型激光发射阵列的傅里叶望远镜对深空暗、弱、小目标进行高分辨率成像探测, 研究了T型发射阵列情况下的图像重构算法.借鉴点面激光发射阵列, 提出了准相位闭合概念, 分别得到了T型发射阵列的最小二乘法(LMS)和加权噪声的Wiener滤波图像重构算法, 完善了T型激光发射配置的傅里叶望远镜成像系统, 为实际工程系统的实施奠定了技术基础.在不同成像信噪比条件下对整体系统数值模拟发现: 相比直接傅里叶逆变换方法, 重构图像成像质量有所提升, 特别是当成像信噪比较低时, 如SNR为50时, LMS和加权噪声的Wiener滤波方法重构图像的斯特里尔比分别提高了7%和8.4%, 证实了该方法的可行性和正确性.

为了采用非均匀发射阵列的傅里叶望远镜清晰重构深空目标图像, 提出了一种基于最小二乘法拟合缺失傅里叶分量的新方法。首先采用T型非均匀发射阵列作为傅里叶望远镜的激光发射系统, 并对返回的时域信号进行直流滤波;然后, 基于傅里叶望远镜的基本原理对信号进行解调并通过相位闭合得到三重积。采用最小二乘法对没有抽取的傅里叶分量进行拟合估计, 作为连乘恢复单一傅里叶分量信息的基础;最后, 进行非均匀傅里叶逆变换重构目标图像。在不同信噪比条件下对4个目标进行了数值模拟, 并与简单估算方法进行了对比。结果显示: 信噪比(SNR)为200 db, 采用7阶最小二乘法拟合估计时, 重构图像细节分辨更为清晰, 其斯特里尔比(Strehl)比衍射极限图像的斯特里尔比(Strehl)最高可提高0. 074 2, 最低可提高0. 009 8。采用新方法对外场实验数据进行重构的结果表明: 提出的方法克服了频谱偏差造成的重构图像失真, 可为实际工程系统提供理论参考。

傅里叶望远术是一种能对深空暗弱目标进行高分辨率成像的技术.为了验证大气湍流对傅里叶望远镜系统的影响，进行了实验室环境下大气湍流模拟实验研究.在三束光傅里叶望远镜实验系统上，通过控制射频驱动器的输出功率来模拟光强抖动，改变射频驱动器的瞬时频率来模拟相位抖动.给出了实验理论依据，推导了湍流强度与实验变量的关系.实验在弱湍流闪烁和相位抖动两种情况下，分别给单束光和三束光加随机扰动并计算其Strehl比.结果表明，只在单束光上加扰动时重建图像影响不大;在三束光上加扰动时，弱湍流光强抖动对傅里叶望远镜系统的成像效果影响具有较大的随机性，而相位抖动会严重影响系统成像质量.因此，消除光强抖动和相位抖动影响是图像重建算法改进应该考虑的一个关键因素.

斯特列尓比通常被作为评价傅里叶望远镜成像质量的方法.该方法通过求得复原图像与理想图像的相关度来评价成像质量，主要用于计算机仿真分析.然而，在真实环境中往往因为不能预知被测目标的形貌特征，使斯特列尓比像质评价方法失去作用.本文针对实验室内傅里叶望远镜成像数据，采用了两种不需要参考图象对比的方法：灰度平均梯度法和拉普拉斯梯度模法描述复原图像包含细节信息的程度，分析了非参照图像评价方法的可行性.对同一复杂程度的目标，分别利用计算机仿真及室内实测数据成像，分析灰度平均梯度法、拉普拉斯梯度模法与斯特列尓比描述成像质量的一致性.结果表明，分析灰度平均梯度法、拉普拉斯梯度模法这样的评价与斯特列尓比评价趋势一致，证明了分析灰度平均梯度法、拉普拉斯梯度模法无参照评价方法用于分析与评价傅里叶望远镜图像质量的可行性.

分析了傅里叶望远镜接收信号，结果表明，接收信号中不仅包含了被测目标的图像信息，还包含了目标的二维速度矢量信息。通过提取接收周期信号的频率可以推算出目标各分量的速度，从而得到二维速度矢量。信号频率的提取采用快速傅里叶变换分析进行频率粗估计，频率精确校正采用加Hanning窗的比值校正法。仿真了利用傅里叶望远镜测量导弹飞行速度。结果表明：在无噪声影响下，利用该方法获取的目标速度几乎无误差；存在噪声时，若接收信噪比高于5 dB，测量的目标速度精度高于0.02%。说明从傅里叶望远镜接收信号中获取目标速度的方法精度高、抗噪性好，理论上是可行的。

能量设计技术是傅里叶望远镜的关键技术之一。分析了激光的大气传输效应及其对激光束能量的影响。根据上行和下行链路的能量传输，推导出一种傅里叶望远镜系统激光总能量计算方法，给出了相应的适用条件。同时，还提出一种基于辐射理论的快速能量估算方法，并用其估算了傅里叶望远镜探测1000 km低轨道目标所需发射器总能量。指出了发射器能量不均衡对成像质量的影响并进行了仿真，得到发射器阵列各光束强度差别须小于5% 的结论。从大气透射率、激光出射孔径、光束准直、发射方案、散斑效应、接收技术和图像重构技术等方面，提出了减少能量损失应采取的设计理念和措施。

为了在稀疏发射阵列下清晰重构目标图像，提出了一种基于空域非均匀傅里叶变换(NDFT)的傅里叶望远镜信号处理方法。依据傅里叶望远镜的发射器位置与抽取的目标空间频率关系，结合MATLAB程序特点，完成了空域非均匀傅里叶逆变换，重构了目标图像。稀疏发射阵列配置方式为: T型阵列单臂放置11个发射望远镜，连续抽取目标的8个低频信息，再抽取3个高频分量。选择不同形状和灰度分布的4个卫星作为成像目标。与补零均匀快速傅里叶变换(FFT)方法重构的图像对比发现: 信噪比为100 dB时，相比补零均匀FFT方法， NDFT方法重构图像的Strehl比都有所提升，最高提升了0.159 8。

为了应用傅里叶望远镜（FT）技术对同步静止轨道和低轨运动卫星进行高分辨率成像探测，提出了一种基于非均匀采样技术，以低采样频率处理高频返回信息的新方法。对返回的时域信号进行非均匀采样并对数字信号进行离散非均匀傅里叶变换（NUDFT）；衰减除高幅值低频信号以外的所有信号后再进行NUDFT即可精确地提取低频分量信息；重复幅值衰减和NUDFT直至提取所有的频率信息；通过相位闭合技术及传统重构方法即可重构目标。该方法降低了采样频率并克服了NUDFT方法的频谱噪声，有效地避免了高频噪声对成像质量的影响，特别是在低轨道多光束傅里叶望远镜成像方面有较大的应用前景。通过数值模拟验证了该方法的可行性，并在不同的信噪比条件下和传统均匀采样重构图像进行了对比研究，证实该方法对噪声的敏感程度与传统方法基本一致。