随着航天事业的迅猛发展，交会对接技术日益受到重视，交会对接技术是建立空间站的重要技术基础。在空间交会对接技术中，电视摄像机和靶标在人控交会对接任务中起着不可替代的作用，并且测量精度高以及能够自动调光的电视摄像机倍受青睐。由于航天产品试验的独特性，无法将摄像机送入太空中进行成像等各种试验，非常有必要在地面上建立模拟设备实时模拟空间目标位置、姿态和光照环境。空间目标视景模拟的技术难点：空间目标的亮度高达38866cd/m~2，若采用全物理仿真技术则需要30万瓦的太阳模拟器照射，同时还要实现太空黑背景的环境模拟；若采用投影模拟技术，则需要110万流明的投影机。这些在客观上都是难以实现。本文提出了仅用几瓦的照明光源的模拟方案能够有效地解决目前地面上无法模拟空间光照环境下目标成像的难题。论文采用微显示器LCD作为空间目标视景发生器，用LED作为照明光源，通过特殊的光学系统，将亮度与视景图像耦合到待测摄像机中，从而实现空间目标的视景模拟。基于本方案，需要分析空间目标及周围光照环境的变化，以及设计用于照明的非成像光学系统以及用于成像的成像光学系统。为了达到小型化的空间目标视景模拟器要求，完成了以白光LED做为光源的照明光学系统设计，并优化与仿真分析在光阀处的照度均匀性，不均匀度小于10%。提出采用衰减片以及控制LED电流两种方法并用，相互配合的方法来实现空间目标大范围亮度变化的模拟。根据交会对接摄像机特点，需要设计两路光学系统：宽视场以及窄视场。每一路均设计成二次成像及远心光路的光学系统，并对像差进行了优化分析，最终成像质量能够达到空间目标视景模拟器成像光学系统要求。建立视景模拟器与摄像机的匹配模型，进行了光学追迹以及像面照度分析，在焦面上的照度实现非常好的均匀性。最后完成了窄视场模拟器的原理样机，并对其进行各种主要性能的测试，均能够满足设计要求。本文的主要创新点：（1）提出“高亮LCD与光学成像相结合的方法”实现空间目标的模拟，从根本上解决了常规模拟方案无法实现的技术难题。（2）分析目标亮度与黑背景的对应关系，提出了CCD动态范围决定LCD对比度的选取，从而解决了黑背景模拟问题。（3）采用LCD背光源光通量的动态变化，解决了LCD自身灰阶范围难于覆盖大亮度变化范围的问题，实现目标大亮度动态范围模拟。