星敏感器是航天领域中极为重要的一种高精度卫星姿态测量仪器，利用恒星进行方位识别，为飞行器提供惯性空间的三轴姿态。由于对天空背景光极为敏感，星敏感器多用于卫星、战略导弹、宇宙飞船。近些年来，随着星惯联合制导的日益成熟以及光电探测能力和图像信息处理能力的稳步提升，星敏感器导航技术已呈现向战略轰炸机、侦察机、高空气球、甚至舰船等平台应用的上趋势。本文针对星敏感器空基应用的趋势需求，结合目标与背景的光谱偏振特性、大气辐射传输特性以及星敏感器系统性能开展系列探索研究，为星敏感器的实际工程应用提供理论基础和技术方法，具体研究工作包括以下几个方面：　　（1）目标与背景光谱偏振特性研究。基于光谱成像与光学偏振理论，深入开展恒星目标与背景的光谱偏振特性研究。选用G、M、K恒星作为白天导航星，根据黑体辐射理论计算了恒星目标的光谱特性。利用PcModWin5软件分析了不同大气能见度、高度、太阳天顶角以及观测天顶角处的天空背景光谱特性。引入偏振度描述恒星目标与天空背景的对比度，通过目标与背景特性分析提出了提升恒星目标与背景对比度的方法。　　（2）大气辐射传输特性研究。基于大气透过率、大气轮廓线、大气化学成分等大气辐射传输的基本理论，利用HITRAN数据库，采用逐线积分法进行大气分子散射和吸收光学厚度计算。采用气象参数估算的经验公式法进行气溶胶消光光学厚度的计算。基于大气光学厚度的计算结果，计算从大气分子上界到距离地面不同高度的大气透过率，通过与PcModWin5软件仿真结果比对，最大的误差不超过9%，验证了大气辐射传输模型的正确性。　　（3）星敏感器系统设计及探测能力分析。基于目标、背景以及大气传输特性分析结果，通过系统工作波段论证、系统结构设计以及探测器件选型完成星敏感器系统总体方案设计。根据目标、背景辐射经路径传输到星敏感器形成电压和灰度输出的能量传递和转换关系构建全链路仿真模型，基于想定输入参数仿真获得像面能量分布。构建探测能力评估指标，基于像面能量仿真结果完成星敏感器的探测性能评估，并提出探测能力提升方法和途径。　　总之，星敏感器空基应用已经成为星敏感器技术发展的一个重要方向。本文围绕星敏感器空基应用开展的相关探索研究将有益于星敏感器应用领域的拓展，有助于星敏感器姿态测量能力的进一步提升。