恒星敏感器是卫星姿态控制系统的一个很重要的组成部分，它为系统提供卫星姿态数据，并可用来修正陀螺漂移。

恒星敏感器（简称星敏感器）是当前广泛应用的天体敏感器，它是天文导航系统中一个很重要的组成部分。

它以恒星作为姿态测量的参考源，可输出恒星在星敏感器坐标下的矢量方向，为航天器的姿态控制和天文导航提供高精度测量数据。

恒星敏感器的主要特点如下：

由于恒星的张角很小(如天狼星张角是0.006 8”)，即使张角很大的心宿二，其张角也只有0.04”，可以认为是点光源目标，而且具有高精度的位置稳定性，因此它的测姿精度可以很高，中等精度的恒星敏感器精度达10”左右，高精度星敏感器可达1”或更高。

恒星光是弱光，零等星(视星等)的照度只有2．1×10-6 lx左右，所以杂散光干扰是一个严重问题。

恒星数量非常大，亮于视星等+6等的恒星全天球有5 000多颗，不像太阳、月球、地球，作为参考天体都只有一个，必须进行恒星识别，而且要接近于实时识别，这是恒星敏感器的技术难点之一。

只要能测到两颗以上(包括两颗)的恒星数据即可，但为保证精度，常在一个航天器上装两个恒星敏感器，其敏感轴的夹角最好为90°(此时误差最小)。

各种类型恒星敏感器的出现与卫星姿控系统的发展、探测器的发展以及恒星敏感器本身的发展密切相关，它们出现在不同的历史时期。最早期的是机械跟踪式星敏感器；后来是适用于自旋稳定卫星的穿越式星敏感器；随着三轴稳定卫星的发展与成熟，广泛应用的是固定探头式星敏感器。下面分别简单介绍这三种星敏感器。

机械跟踪式星敏感器

机械跟踪式星敏感器包括光学系统、成像装置、探测器、电子线路、两自由度框架、角编码器和伺服机构等。

工作原理：目标星通过光学系统、成像装置(如调制盘)在探测器上成像，配以合适的电子线路，检测出星像在瞬时视场中的方位和大小，并驱动伺服机构使框架转动，将目标星的图像保持在瞬时视场中心。根据目标星的识别和框架转角的大小和方向，从而确定卫星的姿态。

主要特点：瞬时视场小，而跟踪视场大；利用框架运动扩展了跟踪视场，但引入了机械可动部件，可靠性较低；只可跟踪一颗星。

穿越式星敏感器

穿越式星敏感器包括光学系统、成像装置(如狭缝)、探测器和电子线路等。它的结构简图见图1。

工作原理：穿越式恒星敏感器常用在自旋卫星上，随着卫星的自旋，使敏感器对天球扫描。当恒星穿过它的狭缝视场时，该恒星就被探测器敏感出来，配以合适的电子线路，检测出恒星穿越的时间和信号的幅度。根据对该恒星的预测、识别和电子线路给出的信息，可用于确定姿态。

主要特点：具有几个不平行的扇形视场，姿态信息包含在穿越时刻中；它简单、没有机械可动部件，可靠性较高，但扫描角速度过低时信噪比会大大降低。

20世纪40年代末及50年代初已研制出飞机和导弹制导用的星跟踪器，它为测量系统提供的天体基准昼夜都能用，精度超过了太阳敏感器。

20世纪60年代中，星跟踪器应用于卫星及其他飞行器，绝大部分采用光电倍增管作探测器，用机械方法调制星光，用框架扩展视场。后来，有相当长时间采用光导摄像管、析像管作为探测器，这就取消了运动部件，从而增加了平均无故障时间。

20世纪70年代初电荷耦合器件(CCD)问世。由于它的明显优点：不需要提供高压、像元尺寸及位置固定和对磁场不敏感等，各国及有关厂家纷纷转向研制CCD恒星敏感器，发展异常迅速。到90年代中，已发展了第二代CCD恒星敏感器。

星敏感器按其发展阶段可分为星扫描器、框架式星跟踪器和固定敏感头星敏感器三种类型。

(1)星扫描器又称星图仪。它带有一狭缝视场，适用于自转卫星。其原理是卫星自转时，敏感器扫描天区，狭缝视场敏感恒星，处理电路检测恒星扫过的时间和敏感的星光能量，并根据先验知识、匹配识别等，可测出卫星的姿态。它没有旋动部件，可靠性较高，但由于系统信噪比低，在工程实用中受到严重的限制，现已基本淘汰。

(2)框架式星跟踪器。其原理是导航星通过光学成像系统在敏感面上成像，处理电路检测出星像在视场中的位置及大小，根据检测结果驱动伺服机构使机械框架转动，将导航星的图像尽可能保持在视场中心。最后根据识别星的信息和框架转角情况，来确定航天器的姿态。此种类型的星敏感器结构复杂，可靠性较差。

(3)固定敏感头星敏感器。其类似星扫描器，不过它没有成像装置。其原理是通过光学系统由光电转换器件敏感恒星，处理电路扫描搜索视场，来获取、识别导航星，进而确定航天器的姿态。这种类型的星敏感器视场呈锥形，易于确定星像的方位，且没有机械可动部件，因而可靠性高，具有广泛的应用前景，目前固定敏感头的CCD星敏感器因其像质好、分辨率高、技术发展比较成熟等已在工程上得到了广泛的应用。新型固定敏感头的CMOSAPS星敏感器，由于具有集成度高、不需电荷转换、动态范围大等特点，是星敏感器发展的方向。