星敏感器是一种高精度的姿态敏感器,广泛应用于卫星、空间站、远程弹道导弹、巡航导弹以及深空探测等的姿态测量。本文以实际的项目开发为背景,设计了可用于卫星上的姿态定位及导航的CMOS星敏感器原理样机。该系统采用宇航级CMOS的图像传感器STAR250捕获星图,采用Altera的CPLD实现对图像传感器的驱动控制以及星图数据的预处理,并用ARM9处理器作为系统的主控处理器。CMOS星敏感器原理样机可以实时获取星空图像,并且与预存在系统中的星图相匹配,从而确定卫星成像系统当前光轴指向。研究工作的主要内容是原理样机硬件系统设计、调试和整个系统的仿真实验。工作重点在于ARM微处理器系统设计、STAR250接口电路设计,以及以CPLD对实时星空图像进行预处理设计等。CPLD内部通过模块化方式的编程,有效提高系统结构的灵活性。硬件系统的设计方案具有低成本、小型化和高效率的特点。文章最后,给出了原理样机的设计过程,该样机重550g,不含镜头255g,通过三块电路板层叠的方式减小所占空间面积。通过实验及结果分析,该样机实现了很高的匹配率,能够满足卫星上的姿态定位要求,是一种低成本、高可靠性的姿态定位设备。