星敏感器作为航天器导航系统的重要组成部分,是姿态测量的高精度仪器。随着航天事业的迅猛发展,航天器在轨高动态机动能力已成为航天任务重大需求。在高动态环境下,航天器的大幅度机动、大角速度运动等使得星敏感器与观测恒星相对运动过快,导致图像上的星点产生运动拖尾、信噪比下降等退化问题,引起星点定位性能下降,动态性能受限。因此对星敏感器高动态运动星点定位技术的研究尤其重要。在高动态场合中,像素固定模式噪声、像素非均匀性噪声、暗信号非均匀性等背景噪声是影响星敏感器灵敏度的重要因素,且运动模糊使得星点产生拖尾,导致星点质心提取精度下降、甚至提取失败。本文主要围绕提高星敏感器在高动态环境中的星点定位精度展开研究。主要内容分为以下几个部分:(1)介绍了星敏感器的基本工作原理和主要技术指标,分析了影响星敏感器动态性能的因素,并总结了背景噪声抑制及运动星点拖尾去除的国内外研究现状。(2)分析了静态恒星成像特征,在其基础上,分析了三轴旋转运动对星敏感器恒星动态成像的影响,并推导出恒星动态成像模型。分析了星图背景噪声及星图退化的原理,并介绍了星点细分质心定位原理及常用的质心计算方法。(3)针对高动态条件下星图信噪比严重下降的问题展开相关算法研究,介绍了背景噪声抑制常用星点校正方法,针对资源紧凑的星敏感器,提出一种动态自适应在轨校正方法,通过仿真实验验证了方法可适应星敏感器角速度的变化,极大的节约空间资源成本并实时去除星图背景噪声,成功提高星图信噪比。(4)针对高动态条件下星点运动拖尾问题,从运动模糊核参数估计和星点重建两个步骤分别展开研究。关于模糊核估计,根据星敏感器的需求,提出一种基于单帧星图快速模糊核估计方法,在双频谱域内使用PCA估计运动角度,并提出一种自适应调整方法估计运动模糊尺度,通过实验验证了该方法可快速得到精确的模糊核参数,满足星敏感器的需求。关于星点重建,提出基于超拉普拉斯复原算法区域复原方法,对星点图像做局部的复原处理,节约空间资源成本的同时也提高了算法的实时性。实验验证了算法能够有效去除星点拖尾,聚集星点能量,进一步提高了图像信噪比。(5)设计星敏感器高动态运动星点定位的总体算法,使用本文方法提取的星点质心误差大大降低且星点提取数目增加,验证了所提方法能够有效提高星敏感器在高动态条件下的星点定位性能,对改善星敏感器的动态性能有着重要意义。