红外预警卫星是弹道导弹防御系统的重要组成部分。同时,弹道中段是导弹全程运动历时最长的阶段。红外预警卫星对弹道中段目标的探测能力研究,不仅给弹道导弹的防御提供有用信息,还可以为预警卫星的设计提供参考依据。本文通过对弹道中段目标红外辐射特性的分析计算,研究了低轨预警卫星对弹道中段目标的探测能力。文中完成的主要工作有:(1)研究了影响其探测能力的弹道中段目标红外辐射特性。首先,通过分析目标、背景的辐射特性以及大气对辐射传输的影响,确定低轨预警卫星对弹道中段目标的探测波段。其次,重点计算分析了弹道中段目标的自身辐射和反射辐射特性。通过建立探测环境中各辐射源(太阳、地表、大气、云层)对弹道中段目标辐射作用模型,计算了各辐射源在目标表面产生的辐照度;建立弹头目标反射辐射模型,根据各辐射源在目标表面产生的辐照度,计算了目标反射辐射强度;建立弹头目标和气球诱饵的自身辐射模型,计算了目标自身辐射强度。最后,根据目标红外辐射计算结果,利用三维渲染引擎OSG仿真了深空背景下弹道中段目标的辐射场。(2)根据弹道中段目标红外辐射计算结果,从成像综合信噪比、探测作用距离、探测概率三方面研究分析了低轨预警卫星对弹道中段目标的探测能力。首先,基于低轨预警卫星成像系统的衍射效应,引入累积分布函数CDF,修正了综合信噪比计算模型,比较了修正前后成像综合信噪比的差别。然后,根据目标辐射特性计算结果,结合预警卫星成像系统的衍射效应,修正了传统探测作用距离模型,分析了低轨预警卫星探测作用距离随探测角度的变化。其次,通过分析不同探测情况下阈值噪声电压,根据探测概率模型,计算了不同虚警率下低轨预警卫星对弹道中段目标的探测概率。最后,利用课题组搭建的基于数字地球的突防仿真试验环境模拟系统,仿真分析了低轨预警卫星对弹道中段目标的探测成像。