空间目标探测系统以地基或天基半台为依托，通过光学成像等探测手段获取空间目标的尺度信息与特征信息，是碎片探测及天文观测的重要技术保障之一。近年来随着在轨飞行器与空间碎片的日益增多，空间目标探测技术已成为一个重要的研究领域。空间目标的识别，捕获与跟踪及特征信息的处理，存储与传输等关键技术决定着空间目标探测系统的精度与决策反映速度。本文针对空间目标探测系统中的几个关键问题进行了研究。　　 论文首先研究了星图预处理技术中的星图定心方法，针对当前加权质心定位门限确定方法存在的缺陷，从理论推导和仿真试验的角度对影响加权质心定位精度的门限因素进行了较为详细的探讨，提出了加权质心定位算法最优门限确定方法。通过构造静止和运动模糊星像，证明该方法具有较高门限估算精度基础上，对星像的流处理连通域检测架构作出了介绍。　　 空间点目标成像特征与背景恒星相似，无法通过单帧检测加以识别，需根据目标和背景恒星的运动差异性，通过序列星图匹配对准去除恒星背景来实现空间目标的检测。本文从星敏感器模式识别算法中抽象出序列星图的模式匹配算法，充分利用序列星图的邻域特征，具有较高的匹配效率。　　 由于信噪比较低，空间弱小点目标在一定探测概率下，其跟踪过程表现为轨迹的不连续性。本文利用空间目标航迹曲率记忆特性，改进了分段曲线拟合算法。通过构造不同成像概率和航迹特征的空间目标对算法进行了验证，仿真结果表明，本文算法比分段曲线拟合算法具有更高的跟踪精度。　　 受限于存储开销与通信链路带宽，在空间图像编码过程中，首先要保证感兴趣区域特征信息的重建质量。本文研究了图像感兴趣区域编码技术，提出了一种无链表感兴趣区域编码算法。在SPIHT分级树扫描过程中，不需要提升感兴趣区域小波系数，能实现感兴趣区域与非感兴趣区域重建质量的精确控制。接着针对该算法存在的存储受限问题提出了一种并行编码解决方案。　　 最后，介绍了系统实验仿真平台和验证结果，并对有待进一步进行的工作进行了说明与展望。