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.

采用阵列传感器测量光斑方法在实际使用中非常有效,但固定阵列在设计中存在一些困难,通过旋转系统的设计,成功研制出大单元数的阵列光斑测量仪.旋转系统本身的特性要求机械和电路设计采用特殊的结构以解决系统的稳定性.给出了系统研制的设计思想,实现方法及实验测量结果.