本课题以天基空间目标激光成像探测为应用背景,重点研究了复杂空间目标可见光与激光散射特性、天基激光成像系统性能、可见光成像系统性能和天基光学观测成像仿真技术,构建了集空间场景可视化、目标光学特性分析、系统成像仿真与性能分析为一体的天基光学成像探测仿真软件SVLIS,能够为天基探测系统顶层设计、参数的优化确定以及相关关键技术研究提供数据支持。　　首先,分析了复杂空间目标的建模技术,推导了空间目标OCS的表达式,研究了目标的星等与OCS的关系以及朗伯体OCS的理论公式。提出了一种基于OpenGL和3ds模型文件的复杂目标OCS快速计算方法,介绍了算法的流程与基本原理,分析了基于OCS的目标判别方法。研究了复杂目标的激光散射特性,推导了简单朗伯体的LRCS理论公式,基于OpenGL和3ds模型计算复杂目标的LRCS,分析了表面材料、外形结构和尺寸对目标LRCS的影响。　　其次,分析了天基激光成像探测系统的组成及工作流程,提出了基于目标像元的建模与仿真方法,建立了天基空间目标激光成像链路数学模型,包括激光发射端、目标卫星、空间环境、相对运动、接收光学系统、像探测器6个成像环节,给出了系统动态成像性能指标的计算公式。建立了天基可见光成像链路的数学模型,给出了可见光成像性能静态和动态指标的计算公式。建立了激光与可见光探测系统的点目标探测性能数学模型。　　然后,在Windows系统下使用VC++设计和实现了由6个成员组成的SVLIS,分别研究了目标可见光与激光成像仿真的方法和流程,包括星空背景的模拟和目标表面部位距离信息的获取方法等。建立了多层次可信度评估指标体系,提出了基于三角模糊数的模糊层次分析法和模糊综合评判法的SVLIS可信度评估方法,分析了评估方法的流程、理论模型和实施步骤并开展了评估实例工作。　　最后,分析了空间目标的空间分布情况和规律,研究了天基激光成像观测卫星的任务需求和轨道设计原则,进行了初步的轨道设计和天基观测效能仿真实验。根据伴飞与交会两种飞行模式,选定了系统参数和目标卫星,利用SVLIS分别开展了仿真试验。最后利用商业软件光电红外EOIR和SVLIS开展了相同参数下的仿真比对实验。