望远镜观测是人类进行深空探测的重要途径。望远镜口径越大，集光能力越强，角分辨率也越高。但是受光学制造、检测、运载等技术手段限制，单口径望远镜的极限口径仅为8m量级。因此科学家提出合成孔径望远镜的概念，而合成孔径望远镜光学性能受其各子镜间的共相误差影响。因此，合成孔径望远镜各子镜共相误差的检测与校正便成为了该技术应用的核心。传统基于瞳面的共相误差检测方法存在着光路结构复杂、光路调整困难、仅适用于点目标等问题，基于像面图像的方法光路结构简单、同时适用于点目标与扩展目标、空间分辨率高，吸引了大量科学工作者的目光。

  相位差法共相检测技术是一种基于图像信息反演的共相技术，通过最优化方法计算由系统焦平面图像与引入固定离焦量的离焦面图像所构建的目标函数来联合估计系统的共相误差与观测目标。本文首先针对相位差法在合成孔径系统共相问题中的应用进行理论分析，在此基础上提出了一种基于改进粒子群算法的相位差共相方法，其次搭建相应实验平台进行实验验证，具体工作内容主要为以下几个方面：

    1、根据当前大口径光学望远镜朝着拼接主镜发展的趋势，分析了研制光学合成孔径系统的重要性，阐明了共相误差检测技术是光学合成孔径技术的核心。在与主流共相误差检测方法对比后，指出不受限于目标的相位差法在该问题中有着良好的应用前景。并介绍了相位差法的数理基础，重点阐述了相位差法将物理问题转化为最优化问题的机制。

    2、针对传统粒子群算法在解决相位差法构建的目标函数时极易形成早熟收敛的问题，本文提出了一种改进粒子群算法。该方法克服传统粒子群算法早熟、种群失活的缺点并增强了算法的挖掘能力。仿真结果表明，本方法能够有效恢复主镜的面型，并达到共相要求。此外，本工作还与另两种粒子群算法进行对比，证明了算法在收敛与精度上的优势。

    3、依托实验室现有实验设备，设计并搭建相位差法共相误差检测光路，分析系统误差对相位差法在共相误差检测中的影响，并给出相应的解决方法。在点目标条件下选择三孔径合成孔径系统与六孔径合成孔径系统进行共相实验。实验结果表明，相位差法能够有效改善合成孔径系统成像质量，经共相后的系统分辨率较单孔径有近6倍的提升。