月球模拟器是导航光学敏感器地上模拟试验模拟和性能测试与标定的重要设施。它的主要功能是模拟与月光光谱相匹配的、均匀的并且具有一定辐照度的月光模拟信号，主要用于卫星姿态操控的导航光学敏感器地上模拟试验与标定。　　本文论述了大型月球模拟器的工作原理，对口径为Φ2500mm月球模拟器进行了系统设计，提出了大型月球模拟器光学系统的设计方案，着重对大型月球模拟器的灯阵布局进行深入研究，采用LED阵列作为月球模拟器光源，使用光源控制系统控制LED组元的亮灭来模拟月相变化，并重点分析了各个因素对发光面均匀性的影响，从而真实地模拟了月球的准直、均匀性以及月相变换的特性。通过对月球模拟器进行光机结构分析并利用设计软件Light tools对月球模拟器光学系统进行建模并进行蒙特卡罗光线仿真，验证了大型月球模拟器的可行性，理论仿真分析结果表明，所设计的月球模拟器达到了发光面不均匀度≤20％，辐射出射度≥20W/sr·m2的技术指标。