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随着空间技术的进步和载人航天技术的发展，空间碎片的破坏作用越来越严重，各国为了保护卫星运行及载人航天的安全，在空间环境维护和感知上花费了大量的精力和财力。传统的地基空间目标观测技术由于受到成像距离、光学口径和大气抖动等方面的影响，其分辨率不能做到很高，且难以保证态势感知的实时性，因此提出了对空间目标的天基成像需求。由于空间目标速度均非常快，采用现有的成像设备将无法保证对空间目标的清晰成像，因此研究对高速运动的空间目标的天基成像技术就显得尤为重要。
针对空间目标特性和天基成像需求，文章给出了系统设计与实现的方案及关键问题的解决办法，并通过仿真和样机研制与试验对其进行了论证：
1.空间目标的搜索与捕获问题由于空间目标尺寸小且速度快，而成像系统空间分辨率高，无法实现目标的搜索且易丢失目标。设计方案采用了引导相机与成像相机相结合的方案，通过二维转台实现目标搜索与粗跟踪。
2.高速目标成像消像移问题由于目标相对运动速度高，采用常规的成像办法无法控制运动模糊。系统方案通过引导粗跟踪、积分时间控制、自适应运动补偿相结合的办法来消除成像过程中的像移，并在图像回传后采用运动模糊恢复方法进一步改善图像质量。为保证系统自适应消像移的实时性，系统采用FPGA+DSP结构，通过图像分割与目标匹配实现目标运动的实时在线估算。
3.系统的地面模拟试验问题由于目标尺寸小、距离大、速度快，地面模拟试验也是一个问题。系统方案验证中采用平行光管的方式产生模拟目标对成像相机的自适应成像过程进行试验验证。经过成像相机样机设计与试验，验证了实时在线处理系统的性能，并通过积分时间控制和自适应运动补偿实现了对高速运动目标的清晰成像。