太阳敏感器作为一种重要的姿态确定传感器,已经被广泛应用于卫星等航天器的姿态确定系统中。数字式太阳敏感器作为太阳敏感器的一种实现方式,具有精度高、抗干扰能力强的特点。普通的数字式太阳敏感器通常采用太阳平行光线经MEMS掩膜上小孔成像的原理,来实现太阳角度的测量,由于图像传感器像平面尺寸和精度的束缚,这些敏感器的视场范围一般在±60°左右,当太阳角度超出视场范围时,敏感器就无法正常工作。针对普通数字式太阳敏感器的不足,本文提出了一种适合于微小卫星姿态确定系统应用的数字式太阳敏感器设计方法,该敏感器采用了浙江大学研制的全景环形镜头,具有120°×180°的大视场范围,同时由于采用了外围电路简单且功耗低的CMOS图像传感器作为敏感器的光探测器件,使得该敏感器具有较低的系统功耗。此外,在兼顾系统精度和繁杂度的基础上,文中提出了一种简易、灵活的设计方法,简化了系统硬件设计,从而进一步降低了系统功耗,缩小了系统体积。文中对基于全景环形镜头的数字式太阳敏感器工作原理进行了分析,比较了其与普通敏感器之间的异同。在工作原理基础上,本文提出了包括光学系统设计、器件选型及硬件设计在内的系统设计方案。然后,文中着重介绍了数字信号处理部分的设计,该部分由XILINX公司的Spartan 3A系列FPGA (Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)和Silicon Laboratories公司生产的微控制器实现。在此设计基础上,文中创建了该敏感器模型,并提出了求解模型参数的方法。此外,为了完成敏感器的标定与测试,文章还介绍了自动化标定、测试实验平台的搭建方法。最后,本文在该实验平台基础上对敏感器进行了标定和测试工作,同时还对实验结果进行了分析,给出了系统的实测指标。实验测试结果表明该太阳敏感器的视场、精度、功耗和体积均满足微小卫星定姿系统的要求。