地基光电探测系统是获取空间目标信号的重要探测手段,而曝光时间是影响其探测性能的主要参数。以空间目标的光学特性为基础,计算出系统的极限探测距离、最小可探测尺寸和极限探测星等,分析了其与曝光时间等影响因素的定量关系。结合空间目标的像移模型,得到动态条件下,系统探测能力随曝光时间的变化关系,并进行仿真研究。研究结果表明:目标相对静止时,系统探测能力随曝光时间延长而增加,变化趋势趋于平缓;目标相对运动时,系统探测能力随曝光时间延长先增加后减小,并存在一个最优曝光时间,且与目标相对角速度有关。仿真结果可为地基光电探测系统曝光时间的设定提供一定的优化可行性。

对空间目标白天探测的关键技术, 包括大气透过率分析、天空背景辐射分布、探测能力计算等进行了研究。在此基础上选取K波段光谱在1.23 m口径地基光电望远镜上进行白天观测实验, 对关键技术进行验证。实验数据表明, 经过优化设计此系统在30°俯仰角时白天极限探测10.38等星, 较未优化前白天探测能力提高24.9%, 为中高轨卫星的全天时观测提供重要依据。

针对机载光电系统理论与实际探测能力之间的较大差异及其作战能力发挥不充分等问题，分析得到了目标反射背景辐射的空间分布函数，并给出了具体量化方法，进而研究了目标本征辐射特性，建立了水平和俯仰面内的辐射强度包线模型；之后考虑各种作战因素，给出了机载光电系统角水平和角俯仰探测能力包线计算方程式；最后提出探测概率包线概念，得到了机载光电系统作用距离与探测概率关系，并定量分析了机载光电系统探测包线的概率特性。仿真结果表明，探测包线随目标速度、方位、俯仰的变化而实时变化；当满足一定的虚警概率和信噪比要求时，探测概率包线具有最佳探测点，这为充分发挥机载光电系统探测性能提供了理论参考。

为研究反导作战背景下红外预警卫星对弹道导弹主动段弹道的探测能力，在作战需求驱动下，构建了预警卫星探测能力战术、技术和性能指标的关联结构，以技术指标为桥梁，通过建立视场、扫描周期、检测概率、虚警概率、信噪比及最大作用距离等计算模型，系统分析了战术、技术和性能指标之间的关联及其对探测能力的影响。结合典型的目标和背景辐射特性以及大气透过率，仿真分析了星载探测器性能指标的不同组合对预警卫星最大作用距离和预警时间的影响程度和规律。该研究可为评估预警卫星反导作战效能和优化设计星载红外探测系统提供有意义的参考。

为研究卫星目标姿态变化对星载光电成像系统探测能力的影响，对0.38~0.78 μm谱段内的可见光辐射目标进行了数值模拟研究。以基本辐射理论为基础，建立了卫星目标光学观测的可见光反射特性模型。根据目标的几何结构和材料特性，分析了姿态变化与目标有效入射截面积的关系，推导了探测能力与信噪比(SNR)的计算公式，数值模拟研究了姿态变化对探测能力的影响。研究结果表明，信噪比与探测距离均表现出很强的方向性，呈周期性变化，2.2 m×2.7 m的太阳帆板的信噪比与探测距离最大差值达到101及105 km量级，高12 m、直径4 m的卫星本体的最大差值达到102及106 km量级，目标姿态变化对探测能力具有显著影响。

星敏感器作为一种被广泛应用于各种载体上的高精度自主导航定位设备，探测灵敏度影响着其工作效率及测量精度。与航天器载体上的星敏感器不同，船用星敏感器工作在海平面环境下，其探测灵敏度不仅由镜头及成像传感器的各项参数决定，还要受到夜空背景以及大气透射等外部因素的影响。为了给船用星敏感器的研制与应用提供理论依据，通过对星光传播、传感器成像以及信号提取过程的研究分析，推导出了船用星敏感器探测灵敏度的计算模型，并通过实验验证了该模型的有效性，在此基础上，分析了各项因素对船用星敏感器探测灵敏度的影响情况，根据分析结果对船用星敏感器系统的设计研制提出了相应建议。

归纳了远目标经过光电成像系统到输出清晰图像的过程中需满足的条件，针对相应的指标要求，分析了光电系统的分辨率、几何探测能力和像面照度，确定了光学镜头的焦距、相对孔径等主要设计参数。综合考虑大气传输、光学系统及CCD探测器等影响因素，讨论了整个舰载光电系统的对比度和探测能力，对光学系统的各项性能参数进行了优化匹配。最后,在外场试验中基于所研制的光学镜头验证了舰载光电系统的探测能力，结果显示其满足探测距离≥18 km的指标要求，表明所提出的理论分析合理可行，可用于车载及机载光学系统设计。

为了提高我军光电对抗能力, 达到攻防兼备的目的, 必须在开展猫眼主动侦测研究的同时, 开展猫眼光学窗口的反侦测策略研究。以探测激光回波功率为主要判断依据, 利用数值仿真的方法对反侦测能力影响因素进行了定性和定量分析。结果表明, 猫眼回波功率会随着探测器入射光功率、接收光学系统光学窗口面积、发射光学系统透过率、发射激光束发散角、猫眼物镜口径、焦距及反射元件失调量的改变而变化, 且受漫反射背景和系统工作波长的影响。对影响因素的分析为反侦测策略的研究提供了理论依据。

基于粒子滤波的检测前跟踪(TBD)算法是检测微弱目标的有效手段，但现有粒子滤波方法在进行微弱目标检测时，通常是在已知粒子初始参数范围的条件下进行研究的，没有考虑粒子初始参数对算法性能的影响。在对粒子状态预测过程中涉及的参数进行理论分析的基础上，发现粒子初始速度范围和初始状态范围两种参数对算法性能有较大影响。通过大量实验证明粒子初始参数的优化对算法的检测能力、跟踪精度和时间复杂度3方面性能都有所改善，为研究利用基于粒子滤波的TBD微弱目标检测提供新的思路。

光电系统的探测能力主要受探测天域的亮度、光电设备和探测器本身性能的影响,而探测能力主要是以信噪比来衡量。在综合了上述影响因素基础上,引入目标成像像元数N,给出了探测信噪比的理论公式;分析了背景亮度、系统参量以及像点弥散对探测能力的影响;结合实际情况,给出了目标过境时段的目标探测情况分析,理论分析得到目标在仰角30°左右可以观测,理论分析结果与实验观测基本一致。因此,该理论公式可以定量了解不同天空背景亮度、系统设计参量、各种因素引起的像点弥散对系统探测能力影响的大小,并为系统优化设计与实际工作开展提供一定的科学依据。