随着各国航天技术的飞速发展，地球外层空间的开发和维护越来越受到重视。对空间目标的红外探测是研究空间态势感知能力的重要技术之一。利用空间目标的红外热辐射测量数据，可以提取空间目标的热属性参数，进而对空间目标的分类识别提供参考。因此，卫星热辐射特性及其反演方法的研究具有重要的应用前景。本文通过建立典型卫星热辐射特性的计算模型，同时模拟了地球背景的红外辐射特性，分析了地基红外探测系统对卫星的探测可行性，探索了基于红外光谱辐射测量数据的空间目标反演方法，具体内容主要包括以下几个方面:　　1.典型卫星与空间碎片热辐射特性的研究　　考虑卫星轨道热流、内载荷、卫星姿态、典型卫星热控措施以及起伏表面等，建立了完善的卫星温度计算模型。考虑卫星表面的自身辐射和反射环境辐射，并考虑实际表面的双向反射分布函数，建立了任意方向观测的卫星红外光谱辐射的计算模型。利用卫星在轨运行时的实测温度数据，对卫星温度及热辐射特性计算模型的精度进行了校验。参考实际的卫星参数，研究了典型卫星的红外辐射特性，分析了不同类型卫星红外辐射特性的差异。分析了空间碎片与卫星的主要特性区别，计算了空间碎片绕地球飞行的温度和红外辐射特性，并模拟生成了探测器视场下的空间碎片红外场景。　　2.地球背景红外辐射特性的研究　　结合遥感反演技术，建立了完整的地球背景红外辐射计算模型。利用分裂窗算法，通过MODIS数据反演了全球表面的温度。考虑不同地域、纬度和季节模式下的大气辐射亮度和大气衰减，研究了不同季节的地球表面红外背景特征。同时，分析了地球红外辐射强度随观测角度的变化。利用国外卫星热红外波段的实测数据，验证计算模型的有效性。　　3.地基红外探测系统对空间目标的可探测性研究　　考虑空间目标红外辐射特性、天空背景辐射、大气传输和探测器性能参数，模拟了地基红外探测系统对大气层外空间目标的探测过程，计算得到了探测器接收目标卫星和天空背景的光谱红外辐射功率，分析了目标在不同时间过境阶段的红外辐射信号特征。利用信噪分析的方法，结合卫星飞行轨道，探究了地基红外探测测系统对空间目标的可探测性。　　4.基于红外辐射特征的空间目标属性反演　　根据空间目标的红外光谱辐射计算模型，模拟了探测器接收到的红外辐射光谱信号。基于空间目标红外辐射测量数据，提出了对空间目标的温度、发射率等属性的反演方法。采用独立成分分析方法，提取了空间目标不同材料的光谱发射率特征，判断了空间目标的部件个数和材料类型，采用最小二乘拟合方法反演了空间目标各部件的投影面积与表面温度，模拟结果表明:该方法对空间目标参数的反演误差较小，能够实现对空间目标属性的预测。基于反演的结果，进而提出了对空间目标的类型和运行状态的判断方法。