由于目标与星载可见光相机存在相对运动，所以，在相机曝光时间内，目标相对于可见光相机的位置可能发生改变，从而导致CCD平面上的成像轨迹不是一个点，而是划过了多个CCD像元，形成一条类似于直线的拖尾。因此，CCD平面上目标的拖尾轨迹与目标的相对角速度存在直接关系，其中包含了目标的方位角、方位角速度等信息。

本节针对远距离中小型空间目标进行研究，所以，目标在CCD平面上的投影尺寸仅为一个或几个像素大小。当目标在曝光时间内运动轨迹投影在CCD平面上的投影超过一个像素时，即认为产生拖尾。记CCD面阵为mu×mv像素，每个像素点物理几何尺寸为dY×dZ，相机视场角为（θH，θV）。由于CCD像元为正方形，所以有CCD单像元对应的张角为

式中：S的单位为（°）／pixel。

当目标在曝光时间tep内相对于航天器运动角度超过S，或者说当目标相对于航天器的相对角速度大于S／tep时，目标在相机曝光时间内将在CCD成像平面上划过大于一个像元，形成拖尾。

由于相机曝光时间为毫秒级，在曝光时间内，可认为空间目标相对于探测相机的运动为直线运动。在此假设前提下，首先根据空间目标与探测航天器在曝光开始时刻的轨道根数，通过一系列的转换，结合式（4-2）描述的相机坐标系与数字图像坐标系的对应关系，即可求解得出帧初时刻目标在数字图像坐标系下的位置（u1，v1）；然后根据空间目标轨道摄动方程并忽略摄动因素的影响，即可得到相机曝光时间tep后，目标与航天器的轨道根数，从而求解得出帧末时刻目标在数字图像坐标系下的位置（u2，v2）。至此，得到了帧初时刻与帧末时刻目标在数字图像坐标系下的坐标，连接（u1，v1）与（u2，v2），即可得到目标拖尾轨迹。

得到目标拖尾轨迹后，可进一步计算目标在CCD平面上成像的灰度。由式（4-6）可知，灰度信息与目标在CCD像元上的驻留时间tpix成正比，因此，需计算出目标在各个像元的驻留时间。目标拖尾示意图如图4-3所示。(www.daowen.com)

图4-3　目标拖尾示意图

在图4-3中，P1为拖尾轨迹的起始点，其坐标为（u1，v1）；P2为拖尾轨迹的终点，其坐标为（u2，v2）。目标在CCD平面上成像轨迹与CCD像元网格相交于图4-3中的X1～Xn。根据比例关系，可得目标在图示［Xk-1，Xk］段轨迹的驻留时间为

结合式（4-8）与式（4-6），即可求解出［Xk-1，Xk］段轨迹对应像元的灰度。

星载可见光相机在轨拍摄目标图像时，视场中除了目标、空间飞行器等各类目标以外，还包括由不同亮度的星体所构成的星空背景。因此，需要对星空背景进行模拟。

因为本节介绍的目标轨迹为模拟生成，所以恒星背景可采用随机生成的方法来模拟。参考星表数据库，确定相机市场内恒星数目、星等，并在图像中随机分布。