太阳模拟器是一种室内模拟太阳辐射特征的重要测试设备,在空间探索、光伏产品开发、气象科学研究、植物人工培育等领域具有广泛应用。在航天方面主要用于航天器太阳辐射环境模拟和太阳目标模拟。针对编码式太阳敏感器安装卫星后,待发射阶段进行功能性测试的实际需要,以半导体发光器件LED为光源,提出一种具有光线矢量调整功能的运动式LED太阳模拟器,为敏感器地面测试提供模拟的太阳光信号和太阳光矢量信号。在对被测敏感器工作原理和太阳模拟器设计准则的研究基础上,确定了由LED光源模块、矢量调整装置、控制系统组成的运动式LED太阳模拟器总体方案,阐述了其工作原理。利用非成像光学理论设计了LED阵列光源与准直光学系统,通过分析光源间距对辐照不均匀性的影响,确定了LED线性阵列间距;利用边缘光线理论设计了圆柱面准直透镜的光学参数;采用lighttools软件进行了仿真分析。通过散热技术的对比分析,采用轴流风机和散热翅片组合的降温方法,并对镜筒进行了散热结构设计,采用workbench软件对结构进行了热分析与优化,用红外热像仪实际测量了LED光源模块的工作温度。设计了由双曲柄机构、超声电机、光电编码器、安装支架组成的矢量调整装置,实现-13°、0°、38°三种太阳光矢量角的模拟,利用连杆机构理论对双曲柄机构进行了具体设计,采用workbench软件对安装支架进行了模态分析与优化。为了实现光源辐照度和照射方向的精确调节,对控制系统进行了研究,完成了控制系统电控箱。最后,对运动式LED太阳模拟器的测试方法进行了研究,测试结果表明:在工作距离50mm的情况下,辐照光斑面积大于10mm×50mm,出射张角为0.78°,在0°、-13°、38°三种光线矢量角下,辐照强度分别为527.4W/m~2、511.6W/m~2、413.8W/m~2,辐照不均匀度分别优于±6.5%、±6.9%、±7.6%,辐照不稳定度优于±0.81%,光线矢量调整装置可实现-13°、0°、38°三种矢量角模拟,调整精度优于±0.1°,设计的运动式LED太阳模拟器满足技术指标要求。基于LED的运动式太阳模拟器具有结构小巧、携带方便、操作简单、安全可靠等优点,解决了编码式太阳敏感器装星后待发射阶段的现场测试难题,对提升航天产品质量保障提供了有利手段,对顺利完成航天任务具有一定的现实意义。