自适应光学（AO-Adaptive Optics）技术被广泛地用于大型地基望远镜的大气湍流实时矫正中，哈特曼波前传感器（Hartmann-Shack Wavefront Sensor）是实际探测系统中用的最多的波前相位测量装置，波前控制器（WavefrontController）则是AO系统的计算核心单元。测试环境中大气湍流的强弱、噪声等信息的随机性都增加了波前处理机算法验证的难度。本文提出了一种哈特曼波前传感器的仿真平台，取代实际的波前相位测量系统，为波前处理机提供用于算法验证和测试的输出图像，可以大大缩短处理机的研制周期，为算法的实时验证提供了有效的解决方法。本文首先详细介绍了哈特曼波前传感器的原理，包括了子孔径成像原理、泽尼克多项式波前畸变表示法和相应复原算法，以及噪声影响因素的分析。然后在此基础上，详细分析了波前处理机的图像需求，以及图像生成所需的运算量和实时性需求，最终确定了上位机软件和FPGA硬件电路联合工作的系统架构，并将系统划分为不同的功能模块。本文实现中的重点和难点是哈特曼传感器模拟图像的生成和高速实时硬件平台的研究：上位机采用MATLAB和Visual C++编程实现了哈特曼图像的仿真功能，以及通过以太网与FPGA通信的功能；FPGA硬件电路实现了图像数据的接收、DDR2存储器的图像缓存，并且在发送模式下，将图像数据按照CCD相机时序通过Camera Link接口高帧频输出的功能。最后对仿真的图像和硬件电路各模块进行了测试和验证，结果表明仿真平台的原理和实现方法是正确的。本文研究的仿真平台采用了软硬件结合的方式实现了哈特曼图像的模拟，软件编程可以灵活配置系统参数，通用性强，便于维护和升级，硬件电路处理速度快，满足了波前处理机对图像生成和高帧频输出的需求。