星敏感器是一种以恒星作为观测目标从而确定航天器姿态的高精度姿态敏感器,它能够获得较高精度的航天器在惯性坐标系下的姿态信息,从而为无地面控制点的立体测绘提供外方位角元素的支持。航天器姿态解算半实物仿真系统可为基于星敏感器的航天姿态自主确定技术的研究提供基础平台。本文紧紧围绕建立一个航天器姿态解算半实物仿真系统这条主线展开,对航天器姿态解算半实物仿真系统所涉及的相关技术进行了深入的研究。本文的研究工作和创新点主要体现在以下几个方面:1.结合GPU(Graphic Processing Unit)的并行运算、高精度浮点运算能力等特性,设计并实现了一种快速的星图模拟方法,在考虑恒星自行的情况下,实时精确计算各恒星的位置,能利用具有200多万颗恒星信息的全星表数据进行快速星图模拟,满足了动态星模拟器的大视场、宽星等范围、短采样周期等要求。2.将摄影测量中常用的Ly算子(吕言算子)应用于星图的质心确定,并结合星图处理的特点,利用质心法对Ly算子进行改进;通过仿真实验表明,基于改进的Ly算子的星图质心确定方法比传统的质心法解算速度更快,而且有更高的质心确定精度和抗噪能力;与带阈值的质心法相比,解算精度相当,但是解算速度更快,为后续的星图识别和姿态解算奠定了基础。3.比较了众多星图识别方法,重点研究了投票法的星图识别,在此基础上用映射表方法对投票中最关键的导航星库搜索方法进行了改进。通过实验验证了投票法和改进的投票法的各项优点;引入QUEST算法,并对该方法进行了实验验证。4.研究了整个半实物仿真系统的工作原理,详细设计了各个模块,最后建立了航天器姿态解算半实物仿真系统,并对系统进行了标定,同时还给出了系统的一般实验方案,最后进行了静动态仿真实验,测试了整个半实物仿真系统的性能。该系统可为基于星敏感器的航天姿态自主确定技术的研究提供基础平台,其能够为多种目的服务,如无控制立体测绘方案验证,星空模拟图准确性的验证,相机的校定,姿态解算方案的验证等等。