激光相干检测由于具有高增益及抗干扰能力强等优点，在弱回波信号及复杂背景目标探测方面具有较大优势。随着高相干性稳频激光的发展，激光相干检测所需光源逐渐得以解决，目前正朝着远距离目标探测跟踪及近距离目标成像方向发展。在远距离目标探测跟踪方面，国外相关系统可实现几千公里空间目标精密跟踪，同时具备几百公里目标多普勒成像能力，而国内在远程激光相干检测方面研究较少，主要受制于高稳定、高相干大功率激光发射源。在近距离成像方面，国外已有多个波段实验测量装置，可用于埋藏地雷及伪装目标探测与识别，国内主要有距离成像，对多普勒成像研究较少。因此，无论远距离目标探测跟踪，还是近距离目标成像，都将是未来发展的方向。本文采用理论仿真与实验研究结合的方法，对光学相干检测在动目标频谱识别中的应用展开理论与实验研究，主要内容如下：(1).光学相干检测在国内外远程及进程应用的发展现状分析，凝练出针对不同应用场景下的关键技术，提出在国内发展该项技术需解决的问题，为后续深入研究提供指导。(2).深入分析光学相干检测的外差效率及信噪比，并根据相应物理模型进行仿真计算，为系统总体设计提供理论支持；同时对影响相干检测系统性能的主要因素进行理论分析。(3).开展传统的强本振光干涉实验，完成室内、室外100m、360m、1000m、7000m距离干涉实验，掌握光学相干检测需满足的条件；并利用Si-APD对直线运动目标、旋转漫反射目标进行测速实验，测速误差0.06m/s。(4).采用多像素光子计数器MPPC模块，分别对弱本振光干涉中的相干光场和赝热光场统计特性进行研究，获得光场F参数和对称参数，并通过曲线拟合方式，推算出探测器对应的窜扰概率和增益因子。并在连续光子流注入情况下，获得MPPC探测器的饱和阈值为1200kcps。(5).利用MPPC对旋转漫反射目标实现弱本振信号相干检测。其中对运动漫反射目标，采用功率谱累积，可提高信噪比；进一步采用数据段细分功率谱累积技术，能在较少数据量前提下，提高信噪比。本文中，采用数据细分功率谱累积法至少能将数据利用率提升10倍，并分析限制信噪比提升的因素。(6).采用MPPC作为光子计数单元，分别实现30m、45m和60m距离漫反射目标激光干涉。为提高探测概率，需进行功率谱累积，获得具有一定信噪比的频谱分布，然后采用匹配滤波技术，进一步提高信噪比。结果表明，在45m距离，信噪比提升5.90倍；在60m距离，信噪比提升2.73倍。(7).利用示波器采集数据，提取振动信号振幅、频率、速度等。每个速度点对应数据长度1ms，为保证1ms时间内具有较多数据，采样率不能过低，本文选取5MHz，记录200ms时长数据，处理可得某目标振动频率83.3Hz、最大振幅5μm、最大振动速度0.6mm/s，并获得几类典型目标二维振动频谱。(8).分别采用频谱分析仪、高速采集卡存储数据，并利用扫描振镜对目标二维空间进行扫描。频谱分析仪记录数据较慢，自动性能差；为此，采用80MHz采集卡对干涉电信号进行数字化采集，并结合FFT技术，获得转动目标表面转动频谱，初步实现运动目标二维频谱识别的信号处理。(9).针对运动速度快且具有较大动态范围的目标，信号处理系统需具有GHz量级处理带宽，要实现该信号频率提取，可用外差频谱分析法。与某单位合作开发的信号处理模块指标如下：信号输入带宽1GHz，频谱提取以及上位机存储优于20Hz，在100MHz扫宽及100kHz分辨带宽下，扫描时间优于50ms。综上，本课题通过对光学相干检测关键技术的理论与实验研究，逐步解决了该探测方式的主要难点，为后续远程激光相干跟踪或近程二维频谱识别提供必要的技术储备。