地球静止轨道(GEO)是赤道上空距地面35786km的圆形轨道,它是人类在太空领域独有的一条特殊轨道,是极其珍贵而稀缺的轨道资源。由于该轨道上的空间目标距离远,目前对其监测主要采用大口径、长焦距、高灵敏光电探测系统进行,具有探测能力强的突出优点,同时也存在视场小、大空域搜索监测难大的问题。本论文针对现有静止轨道光电监测系统的不足,开展相关技术研究:(1)利用大视场光电系统,采用长时间(30s)凝视曝光的方式实现对静止轨道大空域、多目标的有效探测;(2)提出连续3帧图像多重差分法,快速有效地将静止目标从大量恒星背景中识别出来;(3)提出一种基于星图匹配的测角标定方法,建立从图像坐标系到地平坐标系的转换模型,从而可快速得到图像上任何像元位置(x,y)对应的方位角A和俯仰角E;(4)通过采用延时摄影技术,对时间进行压缩,更直观感知静止轨道上缓动目标的变化过程。通过对静止轨道监测应用验证,该光电系统探测能力达14等星,3帧多重差分目标识别法具有运算速度快、可靠性高等特点,利用图像坐标系到地平坐标系的直接转换模型,使系统无需测角装置便可对空间目标进行测量,该方法不受大气折射、光学系统畸变等的影响,测量误差方位、俯仰角分别在38.8″和29.6″内。