空间技术的发展是一个国家综合国力的体现,空间探测系统对空间技术的发展有着重要的辅助作用。空间探测系统的核心部件是空间相机,空间相机成像仿真系统能够为空间相机的设计和研制提供依据,有很大的研究和实用价值。本文结合对空间目标反射特性的建模,将光线跟踪绘制技术应用于卫星成像仿真领域,同时对星空背景成像的过程和成像效果进行了深入研究,在此基础上设计并实现了空间相机成像仿真系统。本文所做的主要工作如下：1.研究了空间目标建模方法。研究了利用双向反射分布函数对空间目标反射特性进行建模的方法,分析了多种双向反射分布函数模型的原理、特点和适用范围,在此基础上实现了基于反射特性的空间目标建模。2.研究了空间目标成像的仿真方法。研究了基于光线跟踪的图形绘制技术,提出了基于蒙特卡洛采样方法的改进的光线跟踪算法,实现了以该算法为核心的空间目标成像仿真。3.研究了星空背景成像的仿真方法。研究了星空背景成像仿真中的星图检索技术、坐标转换方法、星等-灰度转换方法,进一步研究了星图成像中的恒星成像效果仿真技术,包括星点弥散效果、光圈衍射效果和离焦模糊效果仿真,综合使用上述技术实现了星空背景成像仿真。4.基于上述仿真模型,设计并实现了空间目标成像仿真系统。完成了整个系统的结构和接口设计工作,基于VisualStudio2003.net平台,使用C++语言完成了整个系统的开发工作。通过一系列仿真实验,对不同参数配置下的空间相机成像仿真效果进行了验证。仿真实验的结果表明,使用改进的光线跟踪算法,结合空间目标反射特性建模技术和星空背景成像效果建模技术,能够较好的实现对空间目标的成像仿真功能。基于上述技术开发的空间目标成像仿真系统能够为空间相机的设计和论证提供有效的参考数据。