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目前空间光学系统朝着大视场,高像质,小体积的方向发展。集成光学技术和干涉成像技术相结合可以在保证高像质的情况下,减小成像系统的体积和质量。2012年,洛克希德?马丁公司提出了一种分块式平面光电探测成像系统(Segmented Planar Imaging Detector for Electro-optical Reconnaissance,SPIDER),即“蛛网式”光电探测成像系统。该系统基于光子集成技术(PIC),通过透镜阵列实现物面目标空间频率相干采样,然后经傅里叶逆变换恢复目标图像,有望将成像系统的体积、质量和功耗减少至少一个数量级。针对“蛛网式”光电探测成像系统存在空间频率采样不足且缺少零频采样导致成像质量较差的问题,本文提出了一种“棋盘式”光电探测成像系统,通过紧凑的矩形孔径排布实现截止频率内含零频的全部基频整数倍频率采样,从而得到较好的系统成像质量。此外,提出了一种基于该成像技术方法的广域探测与跟踪成像系统,为实现多目标同时探测跟踪提供了一种解决方案。主要工作及创新点如下:(1)从干涉原理和范西特-泽尼克定理出发,对集成光学干涉成像技术的光场传输,干涉信号处理,以及系统成像特性:空间频率采样、分辨率、成像视场和单个探测器光敏元收集能量进行了详细理论分析,并将其与传统单孔径成像的成像特性进行了比较分析。(2)借助MATLAB搭建仿真平台,实现集成光学干涉成像技术成像过程仿真和成像质量评价。利用该平台完成了集成光学干涉成像技术与传统单孔径成像技术的成像效果定量化对比,论证了集成光学干涉成像技术成像优势。(3)为解决“蛛网式”光电探测成像系统孔径排布存在的空间频率采样不足和零频缺失的问题,提出了一种“棋盘式”光电探测成像系统,通过紧凑的矩形孔径排布实现截止频率内含零频的全部基频整数倍频率采样,从而提升系统的成像质量。并通过仿真平台验证相同系统口径下集成光学干涉成像技术的成像效果优于传统单孔径成像的成像效果。(4)针对基于传统单孔径成像技术的广域搜索探测多目标跟踪成像系统面临多相机匹配等问题,设计了一套基于集成光学干涉成像技术的广域探测与跟踪成像系统方案,实现无运动部件的条件下广域内同时对多目标高分辨率探测跟踪成像的功能。