在研究深空目标检测识别算法时,需用大量不同想定下的红外图像进行反复测试和评估。然而,由于飞行实验受诸多条件限制,很难取得足够的样本数据。为此,深空目标红外光学特性仿真技术应运而生,为解决此类问题提供了一种有效的途径。本文研究了深空目标的红外成像原理,设计了红外仿真流程,实现了深空目标红外光学特性仿真系统,生成了深空目标的红外图像仿真图像,并进行了实验评估。依据能量守恒和角动量守恒物理定律,提出了目标中段飞行轨道的递推计算方法,给定初始条件,可以递推得到整个目标中段飞行轨道；在计算拦截器轨道时,应用递推法计算轨道调整和姿态调整对轨道的影响。针对典型的目标中段飞行轨道,将递推法与经典计算方法进行了比较,从而验证了递推法的实时性和精度,为实时运动学仿真提供了算法保障。采用有限体积法计算目标表面的温度场,进而建立了目标表面的红外辐射模型,并针对点目标的简化计算进行讨论。建立了地日系统,并计算了当目标轨道跨越太阳照射区和阴影区时的红外辐射变化情况；利用IRAS PSC红外星表,对天球进行四叉树空间组织,实现了较大数量天体的实时红外成像生成,得到了较为精确的深空红外背景。对红外探测器进行了传感器仿真,给出了层次化成像模型,分别实现了目标与星空的拖尾效果、红外图像的模糊效果、弥散效果、红外探测器的盲元以及噪声的仿真；建立了随机噪声和Perlin噪声混合的噪声模型,产生较为真实的红外噪声图像,并将整个过程使用GPU实现；根据红外探测器的参考图,对生成的红外图像选取了直方图分布、亮度变化趋势,和信噪比等指标进行评估。