星敏感器是一种通过拍摄和处理星空图像实现导航的测量仪器,具有精度高且无累积误差的特点,在当代飞行器上得到广泛应用。航空航天技术的发展对飞行器导航设备性能提出越来越高的要求。通过研究算法和硬件处理架构提高星图处理速度和准确度、减小设备体积,是星敏感器研究的重要课题。星敏感器导航主要依赖图像算法,包括图像预处理、星体坐标检测和星图匹配等。星点检测用于星图中星点质心坐标的提取,是星敏感器处理算法的重要组成部分。星点检测的准确度、精度以及处理速度对星敏感器整机性能具有重要影响。星图处理算法数据量大,复杂度高,实时性、可靠性要求高。DSP(Digital Signal Processor,数字信号处理器件)和FPGA(Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)是广泛应用的高性能处理器件,DSP+FPGA是目前主要的星点检测处理架构,但硬件系统复杂、电路尺寸过大、FPGA利用率低、处理速度慢。本文通过研究星图特性,提取了星点的多项图像特征用于星点判断,结合SOPC(System on a Programmable Chip,片上可编程系统)实现了平方质心计算,设计了星点检测算法并详细阐述了符合FPGA工作机制的处理结构,实现了星图预处理、星点识别和质心坐标提取的单FPGA系统。该系统硬件电路尺寸小;检测速度快,帧频可高达数十到上百赫兹;实际星图测试解算成功率达99.5%—100%;解算结果稳定性好,赤经赤纬方差可达1.5个角秒。算法和硬件系统经过实际测试验证,处理结果满足使用要求,具有很好的推广应用价值。