在国防领域,太空是一个重要的战略资源,围绕空间目标态势感知的相关研究对国家安全有重要意义。在天基远距离探测条件下,目标一般是无成像结构、纹理特征的点目标;利用时序点信号对空间目标的在轨工作状态及基本物理属性参量进行反演具有重要的意义,可有效支撑空间目标状态判别以及在轨维护的相关决策。本文针对地球同步轨道卫星开展了研究,位于地球同步轨道上的卫星多为军用侦察卫星、预警卫星、通信卫星等,这些卫星一般采取三轴稳定姿态保持运行;执行任务时,通常会调整姿态。卫星的这种运动特性会导致其光度信号发生变化;本文通过研究空间目标的时序光度曲线,提出了在轨空间目标的运行状态进行判别方法;若为三轴稳定的卫星,则可以进行其表面材料反演工作。表面材料反演分为合作目标和非合作目标两个方面;对于合作目标,提出了一种可以确定其表面材料及估计该材料的面积占比的分析方法;针对非合作目标,设计了基于双面模型的光学特性宏观表征模型的反演重构方法。在获得目标的表面材料特性后,便可进行目标的姿态反演,进而可以分析其在轨动机。本文根据天基星上远距离监视系统的需求,进行了如下研究:(1)利用短时傅里叶变换对空间目标时序光度曲线进行频谱分析,提出了卫星运行姿态的判别方法。(2)提出了基于三轴稳定卫星的表面材料反演、姿态反演方法,并进行了了仿真实验,确定了算法的有效性与适用条件。