随着空间技术逐渐发展,对空间目标态势感知的研究重视程度越来越高。在对非合作目标进行观测时,大多采用天基远距离观测模式,在这种情况下,目标为没有成像结构、无法提取特征点的点目标,无法根据图像对其运动状态进行判断,因此根据光度信号对目标运动状态进行分析至关重要。论文针对在实际应用中,非合作目标的材料表面存在褶皱且含有多个构件,参数反演难度较大的问题,提出了褶皱表面建模及仿真方法及基于空间目标时序光谱信号分级求解目标卫星表面特性参数及姿态参数的方法。论文的具体研究内容如下:(1)基于3DMax的褶皱表面材料特性分析及仿真:空间卫星本体表面包覆的通常为反射特性较强的聚酰亚胺材料,基于对黄色聚酯薄膜的BRDF测量结果,结合3DMax软件对目标表面的不规则褶皱建模结果,完善了仿真平台,对表面有无褶皱两种情况下的在轨模型分别进行了时序光谱信号仿真。(2)基于三轴稳定目标卫星的在轨参数重构:基于现有仿真平台得到三轴稳定情况下理想表面以及褶皱表面的可见光时序光度信号,分别对其表面光学特性参数进行反演重构。利用BRDF的多级融合模型表征复杂材料表面的光学反射特性,采用线性优化方法,以时序光谱信号的真实值与模型值之间的差异最小为优化目标,实现对目标表面参数的反演,得到其材料、尺寸等信息,为后续工作提供输入参数。(3)基于双面特性分离度的谱段选择:根据不同光谱波段重构得出的本体与帆板的材料与尺寸信息,建立指标,选出本体与帆板信息差异更大的光谱波段。(4)基于目标卫星时序光度信号的姿态反演:根据已知的轨道特性、背景特性、材料特性及尺寸特性,对目标姿态变化过程进行建模,提出了基于非线性迭代算法的姿态反演方法。分别对理想表面和褶皱表面的目标进行了姿态反演并对结果进行了分析。