Запропоновано математичну модель сигналів в астрономічних телевізійних системах, засновано на спільному використанні корпускулярних та хвильових властивостей оптичних сигналів. Отримано аналітичні вирази для середнього значення, дисперсії сигнальної та завадової складових, відношення сигнал/шум та умовних ймовірностей правильного виявлення та хибної тривоги. Розроблено оптимальні та квазіоптимальні алгоритми виявлення оптичних сигналів від космічних об'єктів в астрономічних телевізійних системах, побудовані з урахуванням статистичних властивостей оптичних сигналів та впливу завадової обстановки сутінкового та денного часу на процес виявлення. Розроблено рекомендації щодо побудови астрономічної телевізійної системи, яка дозволяє підвищити характеристики виявлення сигналів від космічних об'єктів у сутінковий та денний час. Працездатність запропонованих алгоритмів підтверджена експериментально. Показано, що використання запропонованих алгоритмів дозволяє підвищити проникну здатність астрономічних телевізійних систем в денних умовах.