航天器的姿态测量问题是伴随着航天器的出现而产生的，姿态控制已经成为航天领域的一个主要研究方向。航天器姿态的实时测量对于姿控、导航、定位，尤其是遥感摄影测量都具有重要意义。以面阵CCD为敏感元件、以恒星为探测对象的星敏感器，以其高生存率、高可靠性和高精确度等的优点，已成为卫星、航天飞机和空间站上必备的高精度姿态敏感部件，而且正在向高自主、轻量化、低功耗方向迈进。 二十世纪九十年代中期，德国和美国先后研究出了被称为第二代CCD星敏感器的CHAMP ASC和AST-201，它们都具有自主性强、视域大、各种补偿在内部完成、直接输出姿态等特点。我国经过近四十年的研究，在工程上实现了星相机关键技术上的突破，在摄星能力上达到了世界先进水平，但在视场及长时间在轨运行等方面，还不能满足高精度摄影测量相机的要求。在国内目前还没有见到有关第二代星敏感器全系统实验研究报导的情况下，本文针对第二代星敏感器系统，进行了如下几方面研究工作：1.查阅了大量的国内外文献和书籍，系统阐述了星敏感器设计中的各项精度要求。2.在分析、比较和归纳有关文献和专著的基础上，确定了以球矩阵方法存储星表，并对其进行了改进；确立了恒星平位置至视位置的转换公式；确定只以星对角距作为识别特征，排除了星等做特征所带来的误识别；采用直接求取转换矩阵的方法获取三轴姿态。3.根据观测星图和导航星所具有的特性---星对角距和连通性，构造了最大连通匹配树识别算法。4.用BORLANDC++编程实现了由星表生成星载存储星表、坐标变换、星识别、姿态获取等整个流程。5.由主频120M微机模拟星敏感器，在含有9107颗星的均匀分布星表中随机抽取视场（每视场10颗星），每颗被测星加入正态分布偏差，进行识别实验和姿态计算实验。分析了视场大小，位置噪声，门限，被测星数等对识别率及识别时间的影响以及位置噪声和参与计算的星数对姿态测量精度的影响。在12°×12°视场，门限取0.06°，一位置噪声为 5＝0刀2’时，每一区域的星识别概率达到 100％，识别时间平均小于0．2秒；全球搜索时间少于455；整个流程所需时间少于0．5秒。