在轨光学相机探测图像数字仿真系统可为空间相机的方案设计、信息处理算法研究与验证及地面性能测试等提供技术支持。本文根据在轨光学相机测量原理与工作环境,建立了空间目标的相对运动学与反射光学特征模型、相机成像模型以及背景恒星成像模型;分析了相机测量噪声及相机探测灵敏度并在仿真中考虑了干扰因素对成像质量的影响,完成了现有星表中背景恒星的视星等,根据相机的探测波段范围进行了仪器星等的等效计算(探测星等>9 mV,计算误差<10%),提高了仿真图像的逼真度;最后,根据相机工作原理设计了仿真流程,应用Visual C++与Open×GL技术实现了仿真软件并根据具体的在轨光学相机CCD与光学系统参数对探测图像生成方法进行了仿真验证。结果表明,该系统能够满足空间相机研制与性能测试的要求。