空间失稳非合作目标的三维重建可为服务航天器接近失控航天器提供较为精确的引导,在延长航天器使用寿命、提高空间轨道资源使用效率方面具有重大意义。空间失稳非合作目标是在空间摄动力作用下的故障或废弃卫星,运动特性不确定,且先验信息缺失,具有非合作特性,无法通过星间链路等手段进行信息交互。在空间测量载荷中,线阵式激光成像雷达由于抗干扰能力强、受光照影响小等优点,以及在空间失稳非合作目标测量应用上的迫切需求,使线阵激光成像雷达成为空间目标三维重建较为理想的测量工具。针对空间失稳非合作目标的三维重建问题,采用线阵激光雷达测量手段,从线阵雷达成像机理分析与仿真、点云畸变恢复、目标三维重建和重建质量评价方法等方面进行理论分析与仿真验证。本文的主要工作如下:(1)建立空间失稳非合作目标工况环境,包括目标运动机制与雷达扫描机制;研究线阵激光雷达成像机理,依据激光雷达分辨率以及噪声等参数进行目标点云数据的生成、点云坐标系转换、不同时刻对应目标点云的生成、雷达视角下目标可见点判别等工作,提出双切片法的可测点云提取机制,进行成像点云数据的输出。(2)通过解算目标自旋、章动运动参数,对点云数据进行畸变恢复;采用迭代最近点(Iterative Closest Point,ICP)点云配准算法对相邻帧点云进行坐标变换关系求解,获取目标差分时间内运动增量;进行基于配准结果的目标整体形貌三维重建,建立重建结果评价体系,从重建点云精度与平均密度两方面进行重建质量评价。(3)通过MATLAB以及Visual Studio软件进行仿真实验验证分析。按照建立的线阵激光雷达成像机理流程进行目标CAD建模、点云数据转换、激光雷达成像扫描及成像结果输出;根据畸变校正模型、点云配准方法、重建方案以及重建质量评估方法对目标三维形貌恢复进行全过程模拟,验证了重建方案的可行性与准确性,并且分析了扫描数据的冗余情况,提出了高效高精度的点云数据筛选方法;最后通过MATLAB的GUI模块对系统模型中的动态目标线扫可测部位点云提取算法进行了集成。(4)实验结果表明空间目标可测部位数据提取合理准确,数据输出频率可达1Hz,重建结果满足任务指标要求,重建点云平均密度达到19mm,重建点云精度达到90mm,为地面验证及在轨应用提供数据支撑和参考。