为了获取临近空间低速点目标的形状尺寸信息, 进行了高空气球光学观测实验, 研究了如何从光度数据中反演低速点目标形状尺寸信息。利用孔径测光技术处理地基探测装备所拍摄的实验图像数据获取目标光度数据。在反演过程中, 采用球谐函数法和细分控制点法两种形状描述方法来参数化描述目标形状, 利用球谐函数法的正则化函数、三角面元正则化函数和基于目标物理特性的正则化函数约束目标的形状变化, 在对目标光度数据以及由两种形状描述方法产生的模型数据进行傅里叶变换的基础上, 结合光学系统点扩散函数来反演空间目标形状尺寸信息。结果表明: 两种形状描述方法反演的目标形状主要特征相似, 表明这种形状特征是从光度数据提取到的。球谐函数法和细分控制点法反演出的目标等效直径相对误差分别为11.3%和22.6%, 长度相对误差分别为11.6%和21.8%。由此表明: 球谐函数法反演的临近空间低速目标形状误差较小, 更能准确地反演出临近空间低速目标形状。

针对空间高轨目标、微纳卫星等点目标姿态信息难以获取的问题，跟踪了国内外基于光度数据反演目标特征信息的最新动态，分析了目前基于光度数据姿态反演的主要方法及特点。分析结果表明，基于非线性滤波的姿态反演方法能够高精度地反演目标姿态，近实时地解决目标稳定以及机动状态的姿态反演问题，是未来姿态反演的主要方向。在此基础上，进一步剖析了非线性滤波姿态反演需要突破的关键问题，包括形状模型反演、双向反射分布函数模型选取和参数确定以及非线性滤波算法的讨论。