星敏感器是以恒星为探测对象的高精度空间姿态测量装置,已被广泛应用于航天、航空、航海、制导等领域。在星敏感器的实际应用中,光学成像系统会影响星点提取精度,光学系统中杂散光的存在会引起星点模糊或被遮挡,论文针对获取高质量星点图像的实际需求,对星敏感器光学系统进行设计与仿真研究,为舰载星敏感器的研制奠定了基础。主要研究工作如下:1、研究了确定星敏感器光学系统设计参数的方法。基于星敏感器的探测能力,从星光信号能量、探测器星光能量、星等探测信噪比计算和星探测概率计算等方面对星敏感器进行了需求分析,确定了光学系统的设计参数和性能指标。定性分析了几何像差对恒星定位精度的影响,明确了星敏感器光学系统设计中应重点关注畸变、彗差和垂轴色差等几何像差。2、设计了一组7片式成像镜头。基于成像镜头的拟定设计参数,经过结构选型、像差优化、像质评价、套样板、公差分析等设计过程,设计出了相对孔径为0.74、入瞳直径为34mm的双高斯型成像镜头,继而对所设计镜头进行了温度分析。3、基于所设计镜头的参数,利用SolidWorks设计出了一种六级圆筒吸收型遮光罩,将所设计的光学镜头与遮光罩组合装配成光学系统进行系统建模,对光学系统进行杂散光分析,30°的杂散光抑制比达到了10^-10量级。仿真结果表明光学系统在观察阈值星等6.5等星时,杂散光抑制能力满足要求。4、对光学镜头0ω、0.5ω和0.707ω三个视场内星点模拟成像,分析了星点能量中心的偏移量和引起能量中心偏移的原因。通过设计光阑对视场边缘成像光线散射引起的杂散光和星场模拟成像。通过设置遮光罩和涂层,对视场外杂散光和星场模拟成像。对探测器上能量分布进行分析,结果表明,本文所设计的遮光罩结构满足观察阈值星等6.5等星时的杂散光抑制需求,所设计的光学镜头0.707ω视场时星点能量中心偏移量控制在0.16个像素内。