光学观测是空间目标识别的重要手段, 由于探测距离远, 视场中的空间目标多呈现为非分辨的点目标。 相比于传统的定轨测量和光度测量, 光谱探测提供了波长维的可分辨信息, 极大的提升了目标表面材质判别能力, 并为目标状态反演提供了更可靠的依据, 极具应用潜力。 介绍了近年来国内外学者在空间点目标光谱探测及特征识别方面的典型研究进展, 依据主要研究方法, 分为多通道测光探测、 高光谱探测、 实验室光谱特性测量、 目标特性建模仿真四个方向。 其中, 多通道测光获得了低光谱分辨率的测量数据, 是常用的广域空间目标分类判别手段; 高光谱探测研究反射能量在波长维的精细分布, 有助于反演重点目标的材质组成; 实验室光谱特性测量可在受控条件下模拟目标探测的物理过程, 提供材质光谱特性数据库; 目标特性建模仿真则对物理属性抽象特征化, 研究目标光谱变化过程。 通过分析国内外研究成果, 总结当前研究的能力与不足, 提出几点研究思路, 为后续研究开展提供参考。

优化了一维纳秒脉冲激光等离子体化空间碎片的流体力学模型。流体力学模型分为等离子体状态方程求解、空间碎片与激光能量耦合计算、激光推进冲量耦合系数计算三个模块。在各模块实现的基础上, 重点分析了碎片等离子体温度、速度、压强、密度的时间和空间分布规律。考虑到等离子体屏蔽效应对激光效能的影响, 提出等离子体对激光逐层吸收的计算方法, 更准确分析激光功率密度和脉宽对激光清理空间碎片效能的影响, 提出了获取最优激光效能的方法。最后与实验经验公式解相比较, 验证了优化模型的正确性。

由整星混合光谱反演卫星特征的核心在于数理模型及反演算法, 基于此建立了光谱混合数理模型并进行了实验验证。首先, 对部件光谱散射模型、线性光谱混合模型、整星光谱解混方法进行了理论分析; 然后, 设计实验定标测量了高保真GEO卫星模型及部件的光谱BRDF特性, 讨论了部件和材料光谱散射特性的差别; 最后, 采用非负约束最小二乘法对卫星整体光谱进行了解混分析, 最大相对残差小于10%。实验结果表明, 线性光谱混合模型及非负约束最小二乘解混方法对于描述卫星光谱混合机理、反演卫星状态具有一定实用意义。

为了克服非分辨空间目标识别研究中外场观测和计算机仿真手段的局限性,采用实验方法模拟了天基光照场景，用仪器和技术平行类比望远镜观测时光源目标探测器方位,并测量了某高保真卫星模型的光谱双向反射分布函数.分析了空间目标光谱散射模型、实验场旋转轴系和环境模拟设备布局.根据在轨卫星的轨道和姿态建立了外场观测几何到室内5轴旋转系统的角度映射关系.利用该关系控制旋转系统实现了对某卫星过境观测的平行模拟,并对目标混合光谱进行了测量和定标.实验结果发表明：目标光谱数据中存在“闪光”和峰值波长迁移现象；旋转系统各轴定位精度为0.5°,光谱数据相对测量误差为0.018%.该方法能实现空间目标观测的全角度平行模拟,测量结果为非分辨目标外形、材料、旋转等特性的识别提供参考.