星敏感器是一种高精度的姿态遥感测量仪器,它通过探测天球上不同位置的恒星在其探测器上弥散斑的中心位置来确定卫星姿态。星敏感器光学系统显著特点是畸变小、球差大、视场大,相对孔径大。本文依据大像差光学系统成像质量的评价标准,在对系统弥散斑、色偏差、畸变等像差测试方法研究基础上,研制出一套全自动高精度星敏感器光学系统测试设备。本文通过介绍星敏感器的工作原理及其光学系统对像差要求的特殊性,根据光学系统弥散斑、色偏差、畸变三类像差的形成原理,提出了新型的弥散斑、色偏差、畸变三类像差测试方案和计算方法。根据星敏感器光学系统的这种新型测试原理,研究了一种全自动高精度星敏感器光学系统测试设备,并对该设备各组成部分的技术指标和设计方案进行了详细论证和分析。介绍了星敏感器光学系统测试设备各组成部分装调方法,并对各组成部分的装调误差进行了优化处理。同时提出了该设备中目标模拟器和显微摄像测量系统的标定方法,并对分系统进行了标定测试,给出了标定结果。论述了星敏感器光学系统测试设备各组成部分误差对测试结果的影响。重点分析了弥散斑和畸变测试中各类误差对测量精度的影响,通过理论计算,其弥散斑测试精度可达到0.4μm,畸变测试精度可达到0.005%；并与实际测试结果进行了对比验证,结果表明理论计算与实际测试结果一致,测试精度完全满足要求。