星敏感器作为高精度的姿态测量设备,精确的内参数标定是高精度测量的前提条件。随着星敏感器精度不断提高,应用领域不断拓展,星敏感器误差标定的复杂性及其对精度的影响也越来越大。论文针对星敏感器标定结果的不稳定性问题,深入研究了各个误差的成因、传播特性与误差模型,对比了各个误差源对星敏感器精度影响的特征,提出了改进型余弦两步法、误差分区标定以及星图和星点对选择策略的解耦合方案,并对所提方法进行了仿真和实验验证,对星敏感器高精度标定有一定的参考价值,主要研究内容如下:1.构建了星敏感器标定仿真平台。对比现有标定方法,分析基于星角距不变原理标定方法的局限性。通过仿真实验分析,发现畸变误差和焦距误差的耦合情况较为严重,特别是大畸变情况下,主点标定结果更加不稳定,因此提出改进型余弦两步法的标定方案,优化标定步骤,将畸变、焦距和主点一起优化标定,避免出现标定误差反复迭代,造成标定结果精度较差的问题。2.深入研究了星敏感器误差的产生原因及传播特性。系统梳理了星敏感器标定过程中的各个误差源,包括主点、焦距、畸变、倾斜角以及离焦高误差等,针对不同的误差源成因以及对星敏感器姿态和星角距误差的影响进行分析。重点分析不同畸变类型对星图中星点坐标变化的影响,并探讨了离焦高误差对于星敏感器的标定影响。3.建立两种不同的倾斜误差标定模型,通过仿真对比,最终选择旋转轴倾斜误差标定模型。通过对比倾斜误差与其他误差源对星点坐标的影响,得出倾斜误差的传播特性。利用仿真发现倾斜误差与畸变、焦距误差都存在耦合关系。4.探讨图像噪声与倾斜误差对星敏感器标定结果的影响规律。通过控制变量法,本文发现随着图像噪声增大,星敏感器的标定结果波动性增大,但不改变波动波形;而倾斜误差主要造成主点标定结果的固定偏置,且随着倾斜误差增大,固定偏置也不断增大,因此可认定主点标定结果波动性大与图像噪声有一定关系。5.研究星敏感器误差间解耦合的方案。通过公式修正、星图和星点对选择策略以及误差分区标定等方法,消除内参数误差间的耦合影响,从仿真与实验上证明了上述方案的有效性。