星敏感器是自主式姿态敏感测量仪器,由于其高精度和高可靠性,被广泛应用于航空航天领域。星敏感器的质心算法是星敏感器的关键部分,提高质心算法的精度对于星敏感器姿态精度至关重要。本文针对星敏感器质心算法,研究了提高星点质心计算精度的方法,并通过仿真试验验证了算法的效果。本文首先综述了星敏感器的发展和研究现状,介绍了星敏感器的工作原理、星点能量模型,进一步分析了导致质心计算误差的主要因素,包括图像传感器噪声、饱和误差、去底误差、填充因子误差和像差等,并对不同噪声的特点和模型进行了讨论。其次,详细介绍目前常用的,包括质心法和高斯拟合法等,分析了算法的系统误差。在此基础上,进一步提出了针对误差补偿的质心计算改进方法。其一是利用质心法的系统误差数值法补偿;其二是在误差数据的基础上通过非线性高斯拟合进行误差补偿和质心计算。分别讨论了非线性高斯拟合和对数-高斯拟合,提出积分非线性高斯拟合算法。对高斯拟合的质心算法误差进行了分析。通过理论分析与仿真试验结果验证所提算法有效减小了系统误差,提高了质心计算的精度。再次,针对背景噪声对质心计算精度的影响问题,提出了抑制背景噪声的方法。在传统背景预测算法的基础上,提出一种适用于全星图的均值-中值背景预测方法。为进一步提高星图数据的信噪比,提出一种适用于局部星图的维纳滤波背景噪声滤波方法。仿真结果表明所提方法有效抑制星点图像上的背景噪声,从而提高质心精度。最后,针对运动引起的星点图像畸变问题,提出了一种估计星敏感器运动模糊的算法。该方法利用星点的能量分布,使用非线性高斯拟合得到高斯参数,进一步得到运动参数的估计值。相比传统方法,这种算法可以提取星点并判断运动参数,并通过运动补偿提高质心计算精度。针对所提出的算法,设计并进行了仿真试验。仿真结果表明,所提算法可以有效提高质心的精度,且快速高效,可满足星敏感器对姿态更新速率的要求。