大气非等晕效应是望远镜大视场高分辨成像需要解决的重要问题，模拟大气非等晕成像是研究非等晕复原的基础。根据基尔霍夫衍射成像理论，建立了非等晕条件下空间目标大气成像理论模型。把大气非等晕效应用位于不同高度的多层相位屏表示，目标上的每一点发出的光波经大气后的相位变化用一个相位屏表示，其相位大小是光线穿过各层相位屏后相位的叠加。通过一系列实验对所研究的方法进行了验证，对多星目标、星云和月球表面图像进行了非等晕成像模拟，实验结果表明：通过所建立的大气非等晕成像模型模拟的图像，有效体现出大气湍流、衍射和空间位置变化时点扩展函数的变化情况，没有振铃和边缘效应，并能准确表示不同视场角时大气非等晕效应对大气成像的影响。