复杂星空背景下的空间碎片探测和实时处理系统能为多种航天任务提供安全保障,因此它一直以来都是各国在航天安全方面的重点研究方向。我国航天事业正处于高速发展期,对于空间碎片的探测和处理需求也越来越大。成像相机所采用的图像传感器分为CCD图像传感器和CMOS图像传感器两种,因此成像相机可分为CCD相机和CMOS相机两类。由于长期以来CCD相机相比CMOS相机具有更高的量子效率、更小的读出噪声等性能优势,因此CCD相机在天文观测中被广泛使用。近年来随着技术的发展,量子效率高、读出噪声小、结构简单、效费比高的可制冷sCMOS图像传感器越来越多,sCMOS相机也逐渐被用于进行天文观测。本文针对CCD相机结构复杂、效费比低的问题,采用sCMOS图像传感器设计并制作了一种复杂星空背景下的空间碎片探测和实时处理系统。基于sCMOS相机的空间碎片探测和实时处理系统可分为光学部分、机械结构部分和电子学部分。本文介绍其中的电子学部分,主要工作包括硬件电路设计、算法设计、软件设计及调试工作。系统硬件电路采用FPGA+DSP的相机控制及图像处理方案,整个硬件电路部分划分为焦面板、主控板和图像处理板。焦面板负责光学成像,主控板负责相机控制,图像处理板负责图像处理算法的执行。通过对每一部分进行功能分析确定了每一部分所需要的元器件,之后完成了对每一部分具体的电路设计工作,最后根据硬件电路完成了 PCB设计。算法方面首先对当前国内外运动目标检测、星图识别的主流算法进行了介绍,随后介绍了文中所设计的基于sCMOS相机的运动目标检测和实时处理系统所采用的运动目标检测算法和星图匹配算法,并对具体的算法流程进行了介绍。最后通过实验数据验证了所采用的运动目标检测算法及星图匹配算法是可行的。软件设计分为两部分,首先针对FPGA所要完成的图像传感器时序生成、图像传感器配置、数据转发等相机控制功能完成了 FPGA主控软件的设计,其次针对DSP所要执行的运动目标探测及追踪算法完成了对DSP图像处理软件的设计。文末介绍了软硬件调试的相关工作。PCB板生产出来后首先完成了电装,电装完成后对硬件部分进行了调试确定各器件能正常工作,之后完成了对软件代码的编写及调试工作,最后对实现闭环的关键性节点和DSP图像处理软件进行了测试,测试结果表明系统可正常运行。