星空背景下空间微弱小目标的识别在航天器需执行的任务中占有重要地位。但因为待识别目标发光特点与恒星类似,识别特征不明显,与背景的对比度较低,造成流行于当前的识别方法不能有效识别目标的困难。本论文结合成熟的星敏感器技术,利用星敏感器中星图识别网格算法的原理,对空间微弱小目标和恒星加以区别,进而达到目标识别的目的。论文主要从星敏感器的构造及其原理出发,介绍了经典的星图识别方法和目标识别方法,在此基础上探讨了基于星敏感器原理的空间微弱小目标识别方法的实现思路。主要工作集中在对网格星图识别方法的改进以及目标识别新方法可行性验证上。具体内容包括:1.全面回顾了星敏感器和目标识别技术的发展历程及研究现状,指出空间微弱小目标识别的困难,并针对该困难重点调研了星图识别的研究现状和星空背景下目标识别的研究现状。2.开展星敏感器原理及目标识别方法等基础性研究。从星敏感器的构造入手,介绍了狭缝星敏感器和CCD/CMOS探测器星敏感器,并展示了自行设计的双星敏感器。从星点提取、星图识别和星敏感器误差三个方面介绍星敏感器原理。并针对其中最重要的星图识别,以三种经典方法为代表,比较了它们的优势和不足。通过比较可知网格法最适合本论文研究工作,但还需进一步改进。在目标识别方面,介绍了常用的视频流图像序列处理方法和星空背景下的目标识别方法,并用研制的全新光学相关器进行了初步的目标识别。3.星图的正确识别是微弱小目标识别的基础。从传统的网格法星图识别原理出发,分析其星图识别过程,得出部分星图不能识别的三点原因:判定阈值、边界条件和投影元素重叠。针对原因进行改进:对匹配星数和边界距离的判定阈值进行动态调整,让更多星点参与星图识别过程;对星库中所有导航星按星等大小排序并编号,同时投影误识别导航星编号,统计出现次数后排除误识别星点,将星图识别率从传统网格算法的95%提高至99%。4.根据基于星敏感器原理的空间微弱小目标识别方法的实现思路,从星敏感器星图识别和星点提取原理出发,用改进后的网格法正确识别星图中大部分星点,其余漏星和目标可以通过对角距法重新识别。经过多次实验,分析了识别过程中的条件限定和结果判定等细节,讨论给出了复杂星空背景下微弱小目标自动识别的统一方法。通过本论文的研究工作,完善了星敏感器网格星图识别算法,并以此为基础提出了基于星敏感器原理的空间微弱小目标识别方法,并验证其可行性,为星空背景下的目标识别提供了理论支撑,成为空间微弱小目标识别的重要指导。