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星敏感器是目前姿态信息测量精度最高的仪器，被广泛应用于航天仪器中，为了保障航天仪器在轨的工作精度，必须对星敏感器进行地面精度标定。星模拟器是一种模拟天空中无穷远恒星星点的装置，主要应用于对星敏感器的地面测试及精度标定。因此，对高精度的星模拟器研究是极其必要的。本文设计的单星模拟器属于标定型星模拟器，主要对星点大小、星等、色温以及光谱特性进行严格模拟，以便对星敏感器的探测能力、空间分辨率等进行地面定标。
根据星敏感器的技术特点以及使用需求，确定了单星模拟器系统的主要指标：口径为250mm、焦距大于2500mm、波长范围400nm~800nm、色温2800K~7000K以及星等范围0Mv~8Mv。重点研究了单星模拟器的光学系统设计和星等标定技术，并完成了系统的色温模拟精度以及稳定性能的测试。
根据单星模拟器的设计指标要求，将单星模拟器的光学系统选取为离轴R-C反射式结构。首先根据初级像差理论，完成共轴R-C系统的初始结构参数求解，然后运用ZEMAX软件进行优化设计，完成对离轴R-C系统的设计及像质分析。设计结果表明，在视场小于20′内弥散斑半径小于6.624?m、波像差RMS均优于λ/22.7以及当系统的空间频率等于25lp/mm时，各个视场下的MTF均优于0.76，达到设计指标要求。最后，对光学系统进行公差分析，给出了系统的加工公差与装调公差，验证了光学系统设计的合理性。
星等标定实验中，通过使用微光照度计以及光电探测器，完成了对星模拟器系统的星等0Mv~8Mv的标定实验。标定结果表明，星等模拟误差最大为0.053Mv，对应的相对误差为0.88%，满足指标±0.2Mv的指标要求。另一方面，通过使用CCD星等测试系统对完成标定的星模拟器系统进行星等测试实验，测试结果表明，CCD星等测试系统的测量精度为0.14Mv。
最后分别对系统的色温模拟精度以及稳定性能进行测试。通过使用SPIC-300光谱彩色照度计对色温进行测试，结果表明色温最大的绝对误差为-277K，满足色温模拟偏差小于±300K的设计要求。另外，通过使用微光照度计对积分球均匀光源系统的稳定性进行测试，测量结果表明星模拟器连续工作12小时期间，光源系统的不稳定性不超过3.331%，满足设计指标要求。
综上所述，本文研究的星模拟器系统满足各项技术指标要求，具有良好的性能，可作为标定型星模拟器应用于星敏感器测量精度的地面标定和仿真试验，为研制高精度的星敏感器奠定基础。
根据星敏感器的技术特点以及使用需求，确定了单星模拟器系统的主要指标：口径为250mm、焦距大于2500mm、波长范围400nm~800nm、色温2800K~7000K以及星等范围0Mv~8Mv。重点研究了单星模拟器的光学系统设计和星等标定技术，并完成了系统的色温模拟精度以及稳定性能的测试。
根据单星模拟器的设计指标要求，将单星模拟器的光学系统选取为离轴R-C反射式结构。首先根据初级像差理论，完成共轴R-C系统的初始结构参数求解，然后运用ZEMAX软件进行优化设计，完成对离轴R-C系统的设计及像质分析。设计结果表明，在视场小于20′内弥散斑半径小于6.624?m、波像差RMS均优于λ/22.7以及当系统的空间频率等于25lp/mm时，各个视场下的MTF均优于0.76，达到设计指标要求。最后，对光学系统进行公差分析，给出了系统的加工公差与装调公差，验证了光学系统设计的合理性。
星等标定实验中，通过使用微光照度计以及光电探测器，完成了对星模拟器系统的星等0Mv~8Mv的标定实验。标定结果表明，星等模拟误差最大为0.053Mv，对应的相对误差为0.88%，满足指标±0.2Mv的指标要求。另一方面，通过使用CCD星等测试系统对完成标定的星模拟器系统进行星等测试实验，测试结果表明，CCD星等测试系统的测量精度为0.14Mv。
最后分别对系统的色温模拟精度以及稳定性能进行测试。通过使用SPIC-300光谱彩色照度计对色温进行测试，结果表明色温最大的绝对误差为-277K，满足色温模拟偏差小于±300K的设计要求。另外，通过使用微光照度计对积分球均匀光源系统的稳定性进行测试，测量结果表明星模拟器连续工作12小时期间，光源系统的不稳定性不超过3.331%，满足设计指标要求。
综上所述，本文研究的星模拟器系统满足各项技术指标要求，具有良好的性能，可作为标定型星模拟器应用于星敏感器测量精度的地面标定和仿真试验，为研制高精度的星敏感器奠定基础。