近年随着星惯组合导航技术的不断发展,星敏感器导航技术正由单纯的空间应用逐渐向更广泛的空基平台领域发展。开展高精度、全天时、全天候星敏感器关键技术研究具有重要的研究意义及迫切的应用需求。本文针对星敏感器技术发展的新趋势,开展空基平台星敏感器系统设计、星敏感器星图仿真以及星图仿真模型验证研究,具体研究工作包括以下几个方面:(1)星敏感器系统设计。从星敏感器工作原理与设计需求出发,基于星敏感器工作谱段完成了探测器选型、光学系统设计以及杂光抑制结构设计。最后,针对设计的星敏感器系统完成了探测能力分析。分析结果表明:若信噪比的阈值设为5时,在夜间环境中,可以实现对6.8等星的探测;在白天环境中,可以实现对5.5等星的探测,解决了空基平台星敏感器系统难于设计的问题。(2)星敏感器星图仿真。根据星敏感器成像仿真机理研究,构建了综合考虑各种耦合关系的星敏感器系统链路成像仿真模型。基于构建的仿真模型,设计成像仿真流程,模拟实际工作过程完成了动态星图序列的仿真生成。通过软件的结构设计、功能设计以及界面设计完成了星敏感器星图仿真软件的设计与实现,为后续星敏感器成像仿真模型验证提供了图像数据输入,解决了成像链路复杂导致的链路耦合关系难于表征的问题。(3)星图仿真模型验证。基于地面观星数据开展了测量数据预处理研究,为模型验证提供有效性数据。基于测量与仿真图像数据特征,从图像质量评价入手,构建了像斑大小、信噪比、平均灰度、灰度集中度等仿真模型可信性评估指标体系。根据构建的评估指标体系,通过实测星图与仿真星图评估指标计算结果的误差分析,定量评定了仿真模型的可信性,分析结果表明:仿真模型误差小于15%,解决了星敏感器成像仿真模型可信性难于综合评估的问题。总之,通过面向空基平台应用的星敏感器系统设计、星敏感器星图仿真与实现、星图仿真模型验证与评估等系列研究工作,模拟了空基平台全天时星敏感器的工作过程,验证了星敏感器成像仿真模型的可信性,为空基平台星敏感器系统设计与应用提供了理论基础与评估方法。