空间目标包括在轨工作航天器和空间碎片。空间碎片严重地威胁着在轨运行航天器的安全，它们和航天器的碰撞能直接改变航天器的表面性能，造成表面器件损伤，导致航天器系统故障，对航天器的正常运行带来极大的危害。光电观测技术在空间目标监视中占有重要的地位。为了提高我国空间目标探测技术水平，深入研究空间目标光电观测技术具有重要的现实意义和应用价值。论文从空间目标测量基础、光电望远镜系统、空间目标的探测与识别、空间目标的高精度定位和光度测量等方面入手，研究提升观测设备探测能力、提高空间目标定位精度的方法。论文深入研究了空间目标光电望远镜系统，包括光学系统、望远镜机械结构以及定位方式等，着重比较了轴系定位和天文定位的优缺点。同时，针对光电望远镜系统静态指向误差修正模型（包括球谐函数模型和基本参数模型）局限性，论文提出了一种基于恒星星图匹配的指向误差实时修正方法，实现了经轴L修正精度为2.82″，纬轴B修正精度为2.85″的指向精度，改进了光电望远镜系统静态指向误差修正模型。该方法实时性好、精度高，能够广泛地应用于科研和工程领域。论文深入分析了空间目标探测能力，包括探测星等、大气消光以及探测空间目标的大小，归纳总结了提高光电望远镜探测能力的几种途径。深入研究了天文图像处理技术，包括图像预处理、图像增强技术、图像复原技术以及数学形态学。在分析空间目标运动特性的基础上，论文提出了“基于约束条件的空间目标快速识别算法”——在三帧连续CCD图像上，空间目标的测量坐标成等差数列，实现了空间目标快速识别。初步实测结果表明：空间目标快速识别处理时间优于10ms，满足空间目标监视技术的实时性好、稳定可靠等要求。针对光电望远镜系统轴系定位方式不足之处，在简述天文定位基本原理的基础上，论文提出了基于Tycho-2星表的三角形星像匹配的空间目标定位方法，实现了空间目标高精度定位。实验结果表明：该定位方法处理时间优于25ms，定位精度优于4，能够满足空间目标监视技术的实时性好、精度高、稳定可靠等要求。针对暗弱空间目标定位精度低，改进了传统天文定位方法，论文提出了“暗弱空间目标高精度定位方法”——连续采集三帧图像（第1及3帧图像的曝光时间短，第2帧图像的曝光时间长），计算第1及3帧图像的底片处理模型，通过内插方法计算出第2帧图像底片处理模型，从而给出第二帧图像上暗弱空间目标的高精度定位结果，实现了暗弱空间目标高精度定位，进一步提高了空间目标光电观测系统的探测能力和定位精度。空间目标光度测量也是重要观测任务之一。由于我国现有绝大多数空间目标光电望远镜系统未配置滤光片系统，无法测量空间目标的星等信息。论文提出了一种基于恒星星等的空间目标实时光度测量方法，可以测量出满足一定精度要求的空间目标星等信息，为空间目标的光度测量找到了一条简单而有效的途径。