随着人类太空探索竞争日趋激烈,空间观测领域也日益受到各国的重视。而光电望远镜系统正是这一领域的主要设备之一。对光电望远镜而言,指向精度是评价其性能的重要技术指标,其对于观测图像的质量、目标的跟踪定位精度都有着极为重要的影响。虽然指向模型修正法可以改善指向精度,但还是存在着指向模型系数都有一定使用期限,无法做到实时性修正的缺陷。基于恒星匹配的指向修正方案可以克服指向修正模型法的局限性。光电望远镜在被动引导条件下,做到实时修正望远镜指向精度,可与观测任务同时进行,长时间保持高精度指向。这其中,恒星匹配算法又是整体方案中的关键环节。然而由于恒星匹配算法复杂度较高,其在软件层面的实现运行效率较低,准时性较差,时间漂移往往在数百毫秒以上。因此对星图快速匹配技术展开研究有着重要意义。本文在对硬件平台综合调研分析后,结合实验室技术条件,在FPGA平台上开展该项技术研究。在详细分析基于误差矢量矩阵的小视场恒星匹配算法后,给出了恒星匹配算法的硬件总体结构。对结构中上下位机的通信进行设计,可以有效保证数据传输精度。有别于传统硬件设计流程中软硬件开发相对独立,本文基于系统级开发方式对硬件结构中的相关模块进行了硬件设计。利用System Generator开发工具对天文球面坐标解算常用的正余弦计算模块进行了设计,使计算的角度扩展到全实数域。并基于CORDIC算法的经典误差理论,给出该设计模块的理论误差上限。经过仿真验证,模块精度达到理论预估值,且性能优于System Genearator自带正余弦计算模块。基于该正余弦计算模块设计,继续实现了本地真恒星时求解的FPGA模型,与软件运行结果进行对比,仿真波形显示计算速度显著提高。使用Vivado HLS开发工具对恒星匹配算法硬件结构中的误差矢量矩阵计算模块进行设计。将C语言实现的算法转换成RTL级的实现,经过优化策略,通过了仿真验证,仿真验证结果与软件层面进行对比,运算效率得到了显著的提高。Sys Gen和HLS两种系统级开发的原型设计都通过了硬件综合,可自动生成HDL硬件描述语言,及可靠的IP核,供后续开发设计直接调用。本文针对小视场星图快速匹配工程中技术问题,对恒星匹配算法的硬件结构展开技术研究。利用赛灵思公司的两种系统级开发工具分别对相关模块进行了硬件原型设计,通过了仿真综合验证,在一定程度上提升了星图匹配系统的工作性能,对恒星匹配指向实时修正总体设计有着积极的意义。