光学导航敏感器是利用其光学系统将不同空间目标成像于光电探测器靶面,通过数字处理技术得到数字图像,提取标准目标表后,再利用姿态计算单元得到飞行器导航需要的星体中心矢量、运行轨道高度以及其惯性姿态,从而实现对卫星等航天器的精确导航,所以光学导航敏感器在地面上标定试验的精度,将直接关系到航天器在轨工作精度。而目前国内外地面标定所采用的方法精度只能到达10"左右,不能满足深空导航敏感器对星间角距精度≤1"的标定要求。通过分析已有常规标定系统在高精度光学敏感器标定时存在的技术缺点,展开对深空导航敏感器标定系统及其关键技术的研究,提出一种高精度光学导航敏感器标定方法,并设计出可实现星间角距精度≤1",5～10等星准确模拟的深空导航敏感器标定系统,可为深空导航敏感器提供高精度静态可变标准星图,解决了目前常规标定设备的工作性能无法满足深空导航敏感器标定的现实问题。论文提出了深空导航敏感器标定系统的总体方案,论述了标定系统的总体组成,并阐述了标定系统的工作原理。本文研究的标定系统由动态小天体全视场高精密模拟器和高精度大口径静态可变目标标准源两部分组成。模拟器采用了透射式长焦距大视场投影光学系统,以达到全视场全光谱范围内波差、倍率色差与畸变等像差要求。目标标准源以OLED、光纤以及自聚焦透镜组合的光耦合机构作为照明系统,配合高精密靶标进行星图模拟的方案。标定系统的工作原理是用模拟器接收目标标准源通过变换星点位置和亮度形成的不同星图,再按照敏感器视场形成无限远的可变标准模拟星图,投射到敏感器入瞳处,实现在地面上模拟出敏感器在太空中看到的不同星相图。本文在给定的标定系统光学系统的基础上,着重对标定系统的机械机构进行了详细设计。针对长焦距的机械结构特点以及目标源弱目标模拟要求,系统设计了自准直调焦机构来确保目标源位于光学系统的理论焦平面处；同时为了减小系统整体尺寸,光路配置有转向平面反射镜,其采用了微应力装夹方法,以消除由反射镜变形和外界振动时所造成的光线偏移与跳动；为了方便装调和减少因整体结构过大而易受外界振动影响,系统采用分段式结构,并通过软连接进行拼装。对大尺寸、高精度星模拟器光机结构的关键技术进行了研究。首先提出一种光机结构的轴向一致性可控方法,通过分析不同结构尺寸的挠曲构件温度变化下的轴向变形量,来建立挠曲构件的参数方程式,解算方程可得到具体参数大小,并以此实现用于大尺寸光学透镜系统的挠曲元件的合理设计。此方法的应用可消除或减弱光学元件与装配零件相对移位或变形时对光学元件造成的应力破坏,保持所设计光学系统的光学特性一致。同时也研究了大尺寸棱镜运动学和半运动学的安装方法,分析几种不同的棱镜安装结构对棱镜光学特性的影响,给出了标准安装时的计算公式,并对自准直调焦机构中的大尺寸分光棱镜安装机构进行了半运动学设计。提出了高精度大口径静态可变目标标准源的总体方案,即将OLED面阵光源、光纤传光束与高精度星点靶集成实现星图模拟。此方法实现了在高精度光学敏感器标定时,对模拟星图中,星间角距与星等的高精度标定要求,其具有的宽星等范围的模拟技术,为深空探测用敏感器的进一步研究提供了技术支持。详细设计了目标标准源的的照明系统。通过研究光源与光纤的耦合技术,分析影响耦合效率的主要因素,给出目标标准源照明系统设计方案；对比已有光源与光纤的耦合方式,结合标定系统中光学系统能量损耗的计算结果以及耦合机构技术参数,选择OLED作为目标标准源的光源与聚合物光纤和自聚焦透镜构建成目标源照明系统,实际设计与仿真结果表明此照明系统可提供5～10等星的准确星亮度,并能够实现单星精确可控。分析了标定系统的关键参数星间角距和星等的精度影响因素,并提出了检测方法,实测结果表明其星间角距精度≤1",模拟星等范围5～10等,可满足深空导航敏感器标定的精度要求。