动态星模拟器可用于模拟现实星空场景,是星敏感器的重要测试及标定设备。在半实物仿真试验过程中,星模拟器与星敏感器需要共同安装在飞行模拟转台上,为保持两者光瞳衔接,要求星模拟器需具备超长出瞳距。针对这一问题,本论文围绕星敏感器的测试要求,提出一种基于硅基液晶（Liquid Crystal on Silicon,LCoS）的超长出瞳星模拟器光学引擎,重点完成了系统总体设计、投影系统设计、照明系统设计,并对星模拟器的性能进行了评价及分析,研究工作可归结为如下内容:（1）根据测试需求,分析了系统的主要性能参数,并对关键光学元件进行讨论,最终确定了星模拟器的总体设计要求,并给出了主要设计指标。（2）研究了照明光学系统的设计方法。阐明了照明系统的设计思想,利用复合抛物面聚光器（Compound Parabolic Concentrator,CPC）对发光二极管（Light-Emitting Diode,LED）光源能量进行二次分配,采用望远系统结构并引入复眼透镜对光束进行整形,进一步提高了照明均匀性及能量利用率。通过非序列光线追迹方法对照明系统设计结果进行了评价,照明均匀性优于95%,满足星模拟器的使用要求。（3）研究了投影光学系统的设计方法。投影系统具有小畸变、超长出瞳距的特点,利用埃尔弗目镜作为初始结构进行优化设计,通过一次成像即实现1250mm的超远平行光出射,并通过序列光线追迹方式对投影系统设计结果进行了分析及评价,证明投影系统畸变小于1%,各视场的几何能量集中度在一个像元尺寸内均大于80%,调制传递函数（Modulation Transfer Function,MTF）在61lp/mm处大于0.4,像差得到较好校正,能满足半实物仿真测试对星点像质的要求。（4）测试了超长出瞳距星模拟器的性能。讨论了星等模拟精度、星间角距等主要参数的实际评价方法,并对试验数据进行了分析及计算,根据计算结果对系统星点坐标数据进行修正,结果表明星等模拟精度达到±0.1Mv,星点位置误差小于30″,星间角距误差小于15″,证明星模拟器满足设计指标要求,可用于星敏感器的地面半实物仿真测试。