论文以星敏感器为背景,研究了两种情况下的微弱恒星信号提取问题。一种是白天强天空背景下微弱恒星信号的提取问题,另一种是高动态条件下星图拖尾产生的微弱恒心信号的提取问题。另外,论文对星图跟踪识别方法进行了研究。主要工作如下:深入研究了大气散射、太阳辐射以及恒星辐射的光谱分布差别,分析了天空背景散射辐射和恒星辐射偏振特性的显著差异。设计了白天恒星光谱偏振成像装置,并分析了其工作流程和原理。针对星光在星图中呈孤立的亮点这一特点设计了相应的结构元素,研究了基于形态学运算的背景估计与对消技术。分析了多帧图像叠加技术对信噪比的提升效果,分析了星敏感器成像过程中的常见噪声,推导了计算星图信噪比的公式。分析了星图拖尾的产生机理,着重研究了基于维纳滤波的拖尾星图复原方法。提出了一种高动态条件下惯性星光组合定姿方法,仿真结果验证了其有效性。设计了白天星光质心提取界面和星图模拟与定姿界面,对相关功能和使用方法进行了详细介绍。分析了星跟踪识别方法的基本原理。提出了一种基于星邻域的星跟踪识别方法,通过在新星识别和星图定姿环节设定双重阈值,并在姿态输出前加入验证机制,加快了星图识别的速度并增加了可靠性。