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。

傅里叶望远镜发射系统的性能直接影响图像的分辨率和质量。分析了激光器的参数和性能要求，提出了光纤激光器的设计要点,并指出激光相干长度应至少为光程残差的1.6倍；对激光器的功率和频率稳定性进行了仿真，从设计、算法和使用角度给出了保证激光器稳定性的一些方法；而且结合仿真和实验结果，从发射孔径布局、孔径数量、位置精度和光束瞄准误差等方面，分析了发射器性能对成像质量的影响。指出了基线冗余度、图像分辨率、目标频谱分布和图像质量等因素在布设发射阵列应综合考虑。基于二维抽样定理和统计分析结果，得出计算发射孔径数量的公式，计算了傅里叶望远镜对1000 km 低轨道目标达到5 cm 分辨率时所需的发射孔径数目。此外，还得出发射孔径位置误差应小于最小孔径间距的5%的结论。

为避免傅里叶望远镜重建图像压缩变形，依据激光发射孔径间距，提出了重建图像时矩阵行、列数间应满足的关系；为评价仿真或实验的成像效果，依据发射孔径间距和原目标图像矩阵大小，确定重建图像矩阵规模的具体大小。严格推导逆离散傅里叶变换在傅里叶望远镜中实现图像重建的过程，分析了其中所隐含的发射孔径间距和重建图像矩阵规模间的数量关系，得出两个限定关系公式。仿真和实验结果表明这两个公式可分别保证图像轮廓不产生畸变、重建目标矩阵与原始目标矩阵规模相同。

为了提高最终图像的质量，结合传统的直接重构算法和相位重构算法，提出了一种基于迭代的傅里叶望远镜图像重构方法。对反演得到的傅里叶频谱进行逆傅里叶变换得到直接重构图像，取直接重构图像的阈值图像作为相位重构算法的初始输入，通过迭代能够获得质量更高的图像。成像仿真实验结果表明，成像信噪比为50倍时，与直接重构图像相比，迭代重构图像斯特列尔比从0.82提高到0.88，峰值信噪比从17 dB提高到19 dB；在成像信噪比为100倍时，迭代重构图像斯特列尔比从0.89提高到0.93，峰值信噪比从20 dB提高到22 dB。

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。

为了在低信噪比条件下清晰重构深空暗弱目标，提出了一种基于非均匀周期采样(NUPS)的傅里叶望远镜(FT)时域信号采集方法。对提出的方法进行了模拟实验并与均匀采样方法重构的图像进行了对比。基于NUPS方法，用1 MHz和5 MHz的采样频率分别采集100个点，对两个序列信号分别进行快速傅里叶变换，并对关心频率信息进行平均; 传统的均匀采样方法则分别用1 MHz和5 MHz的采样频率采集200个点，再进行解调平均。对比结果显示: 当信噪比(SNR)为50时，本文重构图像与衍射极限图像的斯托里尔比(Strehl)相比原方法提升了0.03，SNR为20时，Strehl比为0.531 1，较均匀采样提高了0.223 3。实验结果表明: NUPS方法在低信噪比条件下成像质量较高，可降低对激光功率的要求，为FT工程系统的实施奠定了技术基础。

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。

为了解决傅里叶望远镜高功率短脉宽激光只能包含部分周期信号的难题, 本文提出多脉冲拼接技术并对其基本原理和应用范围进行深入研究.首先介绍高功率短脉宽激光与声光移频器移频带宽之间的矛盾, 进而引出利用傅里叶望远镜传统时间解调公式进行部分周期信号解调存在的困难.然后给出多脉冲拼接技术的基本理论, 推导出理想情况下移频频率、脉冲重复率和脉宽满足的拼接条件.进而详细分析移频频率稳定性和脉冲重复率稳定性对多脉冲拼接成像结果的影响, 并通过计算机仿真研究一般情况下脉宽变化对多脉冲拼接成像结果的影响.最后得出移频频率和脉冲重复率对成像无影响, 激光脉宽变化小于25%仍可识别目标轮廓的结论.