随着人类太空活动越来越频繁,太空碎片数量不断增多,已经到了不得不引起我们重视的程度。本文围绕地基高轨空间碎片光电监视的现实需求,主要开展了复杂星空背景高轨空间碎片检测前跟踪算法的相关核心技术研究,为高轨空间碎片地基光电监视任务提供技术支撑。本文内容主要分为以下三个部分:第一部分开展了复杂星空背景高轨空间碎片疑似目标提取相关算法的研究。首先,提出了一种复杂星图自适应快速配准算法,解决了目标跟踪模式下地基光学望远镜图像中恒星漂移对疑似碎片目标提取的影响;其次,对传统膨胀差分算法进行改进提出一种增强膨胀差分算法,该算法能够很好的解决因恒星亮度时变导致的差分残痕问题,提高了对复杂恒星背景的抑制效果。最后,设计了基于帧间相关算法的碎片目标检测与高精度质心定位算法。第二部分在有效提取碎片目标的基础上,开展了高轨空间碎片检测前跟踪方法的研究。首先,阐述了基于传统数据关联算法的高轨空间碎片跟踪算法的基本原理,结合实测数据对算法性能进行了总结,主要包括经典的全局最近邻、联合概率关联以及多假设跟踪算法;其次,鉴于传统跟踪算法在高轨空间碎片跟踪应用中的不足,结合高轨空间碎片的运动及观测特性,建立了高轨空间碎片的状态和观测空间模型,提出将δ-拓展标签多伯努利随机有限集跟踪算法应用于高轨空间碎片跟踪,推导了跟踪过程中的预测和更新方程;最后,基于实测数据验证了德尔塔-拓展标签多伯努利随机有限集跟踪算法的优越性。第三部分开展了基于TMS320C6678多核DSP的高轨空间碎片检测前跟踪算法优化实现相关核心问题的研究。首先基于扁平结构元素分解对高耗时的形态学背景抑制算法进行优化研究,解决了应用大尺寸结构元素进行背景抑制时性差的问题。其次结合高轨道空间碎片检测前跟踪算法流程,对多核DSP信息处理系统设计中的核心问题进行了研究,主要包括算法实现结构设计、通信端口设计、存储空间分配等内容。高效的多核流水结构、灵活的通信端口设计以及合理的存储空间分配策略保证了该方案具有很强的通用性和稳定性。