对含固体粒子的气固两相尾焰红外辐射特性进行了仿真建模,并采用光线跟踪方法计算了尾焰辐射强度和辐射抑制率。设计了飞行状态尾焰流场的仿真环境和空基红外相机成像的仿真场景,通过固体粒子辐射抑制机理确定了粒子直径、粒子流量和粒子复折射率是影响辐射抑制率的主要因素。仿真计算结果表明:减小粒子直径、增大粒子流量能增强固体粒子的辐射抑制能力;增大粒子的吸收截面能增强固体粒子在气体吸收谱段的辐射抑制能力,同时降低其在非气体吸收谱段的辐射抑制能力;在某些情况下,固体粒子会增加尾焰辐射强度并改变光谱辐射特性。

通过射频磁控溅射技术,成功制备了具有金属-半导体-金属(MSM)结构的ZnO紫外光电探测器。研究了外加偏压对探测器响应度和截止波长的影响。随着偏压的增大,器件的响应度逐渐增加并且趋于饱和,探测器的响应截止波长红移了12 nm。这是电场引起的耗尽层的展宽以及带隙倾斜造成的。提出了一种利用外加偏压控制探测器截止波长的有效方法,该方法对紫外光电探测器的进一步研究和应用具有重要意义。

临边红外观测是对辐射强度较弱空间目标的一种有效探测方式，探测临边背景的红外辐射分布规律直接影响目标检测跟踪的效果。通过实测图像对临边背景辐射统计特征进行建模：临边背景辐射亮度在地平线垂直和水平方向具有不同的分布规律，垂直分布与视线切线高度相关，水平方向可近似为正态分布，变异系数取值集中于[0.01，0.05]。基于建模成果提出了一种临边背景红外图像快速仿真方法，实验结果表明仿真图像与实测图像具有较高的一致性，验证了成像模型和仿真方法的有效性。同时，快速仿真方法耗时仅为常规逐像元仿真方法的1/200，能够满足实时仿真的需求。研究结果可应用于红外相机设计和目标检测算法测试等领域。

基于某型号大气辐射测量卫星在轨定标实验数据，开展了空间污染物对天基红外测量相机响应性能的影响研究。建立了具有明确物理意义的测量相机灰度响应衰减模型，使用实测数据对模型参数进行了拟合，拟合相对均方根误差小于1%，参数值与其物理意义吻合较好；提出了基于相机线性响应范围与最小辐射分辨率要求双重约束下的空间污染容限确定准则，得出了推荐去污间隔时间为1250 h 的结论；给出了利用衰减模型预估任意时刻定标系数的方法，分别利用模型预估定标系数、历史定标系数以及当轨定标系数对测量灰度数据进行了辐射标定，预估定标系数的标定误差小于3%，能够在保证像面质量的同时提高测量精度。

为改进空间目标天基实时监视能力, 研究了美国在空间中段实验卫星上搭载的对空间目标进行在轨检测与跟踪的信号处理器的工作方案。针对该处理器在目标运动轨迹提取阶段采用的先二元速度滤波再能量累积判决的“筛选-确认”解决方案, 提出了两点改进方法：一是在“筛选”阶段增加运动速度约束条件, 二是在“确认”阶段增加样本均差约束条件, 使其在降低虚警概率的同时提高检测概率, 从而普遍适用于复杂背景成像条件下运动点目标轨迹的提取。最后, 利用实际获取的云层背景图像数据库仿真生成了包含多运动目标的时序图像序列, 并以此作为输入信号源分析比较了原算法与改进算法的性能差异。仿真实验结果表明：改进算法在二元速度滤波后候选条痕减少到原算法的50%以下, 处理器运行时钟周期数从8.0×106次降低到7.1×106次; 最终检测结果显示, 改进算法判决门限的合理取值范围增加到20左右, 可以实现对多运动目标的实时检测。

为提高空间目标天基实时监视能力，对美国在空间中段实验卫星上搭载的空间目标在轨检测与跟踪信号处理器采用的基于时序多帧投影策略的MTI (Moving Target Indicator)算法进行了深入研究，并提出了一种基于时序差分标准化最大值投影的云杂波背景抑制算法。系统地阐述了时序多帧投影算法的思想与典型投影算子的设计方法；针对云杂波成像场景，对MTI算子提出了两点改进方法，即引入相邻帧差分算子与次序统计量中值估计算子来提高对云杂波成像背景的抑制能力，增强背景抑制算法的稳健性；最后，利用实际获取的云层背景图像数据库，仿真比较了不同投影算法的性能差异及影响算法性能的主要因素。仿真实验结果表明：对于输入信杂比小于2.0的弱小目标图像，本文算法的输出信杂比达到5.8以上，比MTI算法平均提高了1.0左右，有效解决了云杂波成像背景的弱小目标检测问题。

利用在轨光学相机对空间目标进行跟踪测量,目标相对运动角参数的测量精度决定了空间目标的定轨精度。建立目标相对运动角参数测量计算数学模型,推导出相对运动角参数测量误差传递公式。通过对仿真计算结果的分析,确定出影响目标相对运动角参数测量精度的主要误差源：目标成像焦面坐标提取误差、光学相机视轴转动欧拉角测量误差与测量卫星姿态惯性角测量误差。其中,光学相机视轴转动欧拉角测量误差对相对运动角参数的测量误差影响最大,约占总误差的80%。观测条件对测量精度也有很大的影响,尤其在目标过顶时,相对运动角参数的测量误差显著增大。

为了研究地球同步轨道卫星红外扫描相机图像星上处理技术，分析了美国**支援计划(DSP)卫星Phase-Ⅱ阶段和改进后的星上信息处理机的基本处理流程，提出了一种适用于星上工作环境的红外扫描图像点目标检测双通道滤波方法。首先，采用均值滤波抑制背景，对背景去除后的残差图像进行自适应门限探测；在门限滤波的同时，采用峰值判别算法对峰值数据进行检波以降低自适应门限滤波产生的虚警；最后，采用融合算法对超过门限的图像及峰值检波图像的双通道数据进行目标确认。该算法在保证高目标检测率的同时降低了虚警率，简单可行且利于硬件实时实现。实验结果表明，当目标信噪比>6时，检测概率可达99.3%(虚警率为1.3×10-3)；算法实时性分析表明，处理器主频为200 MHz时，算法处理能力为56.45 Mb/s，满足天基信息处理要求。