星模拟器是一种在地面模拟太空中的恒星的设备，主要用于星敏感器的内场检测和标校。而星敏感器是一种高精度的空间姿态敏感器，主要用于航空航天设备的天文导航控制和空间姿态监测。星模拟器模拟恒星的精确程度将直接影响星敏感器检测和标定的精度。　　 本文在星敏感器内场检测和标校实际工程需求的基础之上，设计了两种结构简单、稳定可靠的新型单星模拟器，星模拟器出射光束的平行度都优于10”、光斑均匀性均优于70％、模拟星等为－2等星。星光光源选用高亮度、窄光谱的发光二极管(LED)，采用先聚焦再准直的工作方式实现星模拟器模拟星光的平行输出。论文对所设计星模拟器光学系统的出射光束平行度和光斑均匀性进行了仿真模拟实验和实验结果分析，并且利用ZEMAX软件对星模拟器光学系统进行了公差分析。　　 根据所设计的星模拟器光学系统的透镜片数，分别称之为四片式星模拟器光学系统和五片式星模拟器光学系统。四片式星模拟器光学系统出射光束的平行度达到6.89”，出射光斑的均匀性达到82％；五片式星模拟器光学系统出射光束的平行度达到3.67”，出射光斑的均匀性达到77％。四片式星模拟器光学系统结构简单、可靠性高；五片式星模拟器光学系统总长较短，非常有利于星模拟器的小型化。