导弹预警的首要任务是及时探测到来袭导弹，然后才有识别、跟踪和拦截。导弹发射时，预警卫星上的红外探测器探测到目标，根据导弹尾焰在不同高度上形状和亮度的差异，可判断是否真有导弹发射及大体确定发射的是何种类型的导弹，并粗略测出导弹主动段的运动轨迹，及时的发出预警信号。根据导弹熄火点的位置和速度信息，进而可以计算导弹飞行中段的轨迹，为地面的导弹拦截系统提供相对充分的时间。导弹尾焰产生的红外辐射特征是预警卫星探测、识别的主要依据，导弹在助推段的红外辐射主要来自其尾焰，而其飞行的背景主要是云层。本论文从弹道导弹尾焰的特性进行研究入手，对导弹尾焰性质进行了详细的分析，描述了弹道导弹尾焰气流结构随着导弹速度、飞行高度、周围大气密度等的改变而产生的相应的变化。基于工程建模的需要，对导弹尾焰建立了三维的仿真图像，模拟了导弹尾焰的几何与温度场特性，经过空间与像面的各个坐标系的转换，将三维的仿真图像投射到相机焦面上，在不考虑大气背景影响和大气传输衰减的情况下，生成理想情况下的二维仿真图像，为下一步目标的识别和探测等工作做好前期准备。建立尾焰的仿真图像后，详细描述了各个坐标系以及坐标系间的转换，用局部坐标系及全局坐标系来表征导弹尾焰及星载相机的位置和姿态，计算得出各坐标系间相互转换的数学模型，通过Matlab软件编程实现坐标变换的过程，将三维的仿真图像投影到相机焦面，生成理想情况下的二维仿真图像，得到二维仿真图像的点坐标数据和仿真效果图。导弹尾焰红外辐射在大气中传输时，结合导弹尾焰的温度特性，计算了红外辐射传输在大气中传输时所引起的能量衰减，以及最后辐射传输到相机入瞳处的能量值。通过计算星载相机相距导弹尾焰不同的观测距离时，得到入瞳处不同的能量值，为尾焰图像的分析提供了数据支持。另外分析了成像链路，各系统的传递函数以及探测器噪声对成像质量的影响，使得整个仿真过程更加准确和真实。