随着航天事业的迅猛发展,天文导航设备日益受到重视,其中,测量精度高且无时间漂移的星敏感器备受青睐。由于航天实验的特殊性,无法把星敏感器送入太空中进行检测,因此有必要在地面上模拟实时星图以对星敏感器进行测试。本文以小型动态星模拟器为研究对象,分析星模拟器的工作原理,确定基于数字光处理技术的小型动态星模拟器总体方案,设计光学系统,编写动态星图软件,提出并实现星光颜色模拟方案,研制出小型动态星模拟器原理样机并设计实验进行测试。根据星敏感器的工作原理和工作方式,提出基于数字光处理的小型动态星模拟器总体技术方案,并确定了小型动态星模拟器的主要技术指标。星模拟器光学系统,包括非成像的照明光学系统和成像的准直物镜系统两部分。为了达到小型化的星模拟器技术要求,设计基于白光发光二极管的照明光学系统,并对光阀处的光斑均匀性进行优化与仿真分析,照明不均匀度达到3%;针对星模拟器准直物镜系统的特点,设计了复杂化匹兹万结构的光学系统,并对像差进行了优化分析,最终结果为绝对畸变小于光阀像元尺寸,相对畸变控制在1‰以下,达到星模拟器成像光学系统要求。编写了动态星图软件,采用快速检索算法,把理论运算量缩减为1/72,支持2~6.5等星的实时动态模拟。设计地基星图软件,通过与商业电子星图的对比,验证了星图显示算法的正确性。根据星模拟器的未来发展方向,首次提出星光颜色模拟方案。分析天文测光系统各参数,以亮星星表为基准,推导出恒星的色温,由普朗克辐射定律,参照CIE标准色度学系统,确定恒星的色度坐标和星光颜色三刺激值,实现了对恒星的星光颜色模拟。最后对研制的小型动态星模拟器原理样机进行测试实验,测试结果达到小型动态星模拟器技术要求。本文的主要创新点在于:一、采用数字光处理技术作为小型动态星模拟器的显示核心,提高显示图像的响应速度和光能利用率,国内外未见相关文献报道;二、探索性地开展星光颜色模拟的研究,为进一步开展恒星的近似光谱模拟提供了一条途径。