随着人类对空间技术开发利用的规模不断扩大,空间日益成为维护国家安全的“战略高地”,空间产业也逐渐成为促进国民经济发展的重要支柱。其中,空间目标的探测、识别与跟踪技术的发展显得尤其活跃。空间目标探测与识别系统的主要任务是对重要空间目标进行精确探测和跟踪,确定可能对航天系统构成威胁的空间物体的任务、尺寸、形状和轨道参数等重要目标特性,对目标特性数据进行归类和分发。空间目标主要指卫星,包括工作的卫星和不工作的卫星,同时也包括空间碎片,如进入空间轨道的助推火箭、保护罩和其他物体,还包括进入地球外层空间的各种宇宙飞行物,如彗星和小行星。传统的空间目标探测多采用地基光学望远镜、雷达探测器和无线电信号探测器组成的监视网,对空间目标进行探测和跟踪。这种探测方式的优点是技术较成熟、投资成本低,能够对空间目标进行有效地搜索和跟踪,但也容易受到气象、地理位置和时间的限制,使得小目标以及目标细节的观测受到影响。为了克服地基空间目标探测系统的各种缺点,各航天大国开展了天基空间目标探测技术的开发和应用。天基空间目标探测通过将各种探测器送入太空环境的方式对空间目标进行探测。该探测方式克服了地基空间目标探测的缺点,可以避免大气对观测效果的影响,同时也避免了地理位置和时间的限制,能够得到更好的探测结果。目前,天基空间目标探测有多种探测方式,这些探测方式都有各自的优缺点,单个探测器或单种探测方式所获得的单一信息已经难以达到探测要求。为了克服在天基空间目标探测中使用单个传感器或单种探测方式的缺陷,本论文在全面总结国内外天基空间目标探测与识别领域发展现状的基础上,进行了天基空间目标探测与识别的多载荷融合技术研究。首先,针对太空环境的特殊背景以及单载荷探测的局限性,提出了基于红外和可见光的天基空间目标多载荷融合方案,分解了方案中的关键技术,并对部分关键技术进行了研究。然后,在此基础上开展了可见光和红外两类观测载荷的多载荷图像处理与识别技术研究,针对远距离、近距离两个典型的阶段,分别提出了天基空间目标探测的多载荷融合技术与方法；采用了双目测距法对近距离目标进行定位技术研究；最后,搭建了功能验证平台对所提出的多载荷融合技术进行仿真与验证。该平台已经具备了实验演示和拓展的技术基础和要求,为天基空间目标探测与识别多载荷融合技术的进一步研究奠定基础。