一种主动相干光学合成孔径超分辨成像空间目标监视系统，包括主动相干光产生模块、光学成像模块、图像超分辨重构模块、电源模块、运动控制模块和散热模块。主动相干光产生模块由激光器和光学相控阵构成，光学成像模块由前端光学和面阵探测器构成，图像超分辨重构模块由GPU和超分辨重构软件构成。激光器为光学相控阵提供光源，光学相控阵将光源照射到目标上，前端光学接收目标反射光，在面阵探测器上形成低分辨图像。图像超分辨重构模块对低分辨图像进行预处理和超分辨重构。电源模块为其他模块提供电源。运动控制模块用于控制系统实现瞄准跟踪，散热模块用于激光器散热。本发明可实现4～8倍等效口径超分辨率成像。