地面激光测距站向空间目标发射激光信号后, 其反射的回波信号达到地面站时将覆盖一定范围, 通过设置多台望远镜接收信号, 有利于提升对激光信号探测能力。根据激光雷达测距方程及信号探测概率, 分析了多望远镜信号接收系统的探测概率、提升效果以及等效接收能力。利用中国科学院上海天文台相距约60 m、口径分别为1.56 m和60 cm双望远镜系统, 通过双望远镜同时接收卫星的回波信号, 研究了双望远镜信号接收系统探测能力。相比原60 cm口径望远镜系统, 单位时间内激光回波数增加了四五倍。考虑到1.56 m口径望远镜激光测量性能, 双望远镜可等效于一台口径约1.61 m望远镜系统接收能力, 验证了多望远镜信号接收可行性和技术优势。分析了多望远镜系统对轨道高度1 000 km、直径10 cm非合作目标测量能力及所需望远镜台数, 使该测量技术在微弱信号探测与大口径望远镜激光测量中将会发挥重要作用。

通过短波红外探测器灵敏度、目标和环境探测输出信噪比、对比度等分析，计算给出不同大气能见度、环境照度条件下，短波红外热像对外界景物和激光光斑的探测距离，并对理论分析进行试验验证。结果表明，在大气能见度1 km~3 km、环境照度1 lx~1 000 lx、阈值信噪比2.25~10、阈值对比度0.01~0.02的条件下，短波红外热像对激光光斑探测距离为0 km~3.5 km。

针对光学遥感手段无法探测云雾覆盖下绿潮分布区域这一现状问题, 本文着力于开展绿潮时空分布的监测研究, 获取了近三年五月中旬到八月中旬的GOCI(geostationary ocean color imager)数据, 基于该数据进行绿潮范围提取、绿潮漂移路径分析、精细化云区域提取和统计云覆盖情况, 分析云量覆盖对利用静止轨道卫星监测绿潮的影响程度, 进而从探测能力和动态能力两方面论证利用静止轨道卫星开展绿潮业务化监测的可行性。

对空间目标实际探测过程中，光电系统的探测能力不仅与其可探测信噪比有关，还与其所成图像的质量有关，即空间分辨能力有关。针对现有光电系统探测能力分析不足，提出了一种基于调制传递函数下的信噪比探测模型(MSNR)，给出了基于MSNR下的系统极限探测能力综合评估方法，实现可定量分析大气、像差、目标运动等对系统探测能力的影响；利用实测数据完成对MSNR模型的完善，对不同条件下光电系统的极限探测能力进行了仿真，仿真结果表明: 大气条件、系统像差、目标运动等条件对系统的探测能力影响明显，目标运动导致探测能力降低近1.0等星；该方法实现定量对光电系统的探测能力进行综合评估，可为系统优化设计与实际工作开展提供一定的科学依据。

分析了光电系统探测能力的影响因素，建立了基于各影响因素的系统探测能力模型，提出各影响因素敏感因子概念，给出了敏感权重分析评价方法，并且实现对系统探测能力的敏感度分析.基于建立的敏感性分析方法，对光电系统进行了敏感性仿真分析，给出了各影响因子的敏感权重.结果表明：系统口径、系统焦距、大气透过率、探测信噪比阈值、探测象元大小以及成像象元数对探测能力的影响最为明显，且探测信噪比阈值、探测象元大小以及成像象元数的变化与系统探测能力的变化成反向关系；天空背景亮度、系统透过率、CCD的量子效率以及积分时间对探测能力的影响为其次，除天空背景亮度外，其他参量与探测能力均属正向变化；系统的遮拦比对探测能力的影响程度最小，且其变化与探测能力呈反向关系；各参量的敏感权重与参量关系基本固定，不随初始条件变化而变化.仿真结果验证了该敏感度分析方法具有一定的完备性与通用性，可为系统设计提供技术支持.