太阳敏感器作为卫星姿态确定与控制系统中最为重要的敏感器已经得到十分广泛的应用,也发展出了各种类型的太阳敏感器以满足不同的应用需求。但随着近十年来以皮卫星为代表的微小卫星的快速发展,原有的太阳敏感器难以满足皮卫星对体积、功耗等的苛刻要求,因而开发新一代微型化的太阳敏感器变得十分重要。本研究即以皮卫星的实际特点为基础,对原有的数字式和模拟式太阳敏感器进行优化和改进,设计出具有小体积、低功耗、大视场角、高精度等特点的太阳敏感器,使其能够充分满足新型皮卫星的应用要求。通常而言普通模拟太阳敏感器的精度不高,抗干扰能力较弱。本文在现有的研究基础之上,全面而详细的分析了四象限差动式模拟太阳敏感器各项参数的意义及联系,在实际设计中使其能够达到最佳平衡点。同时对敏感器的各项误差进行了定量的分析,提出了误差的补偿公式,并改进了敏感器的电路结构,使其具有了更高的测量精度,并提升了体积、功耗等性能指标。原有的基于全景环形镜头的数字太阳敏感器具有环形全景的视场角,但其中心锥形区域却是盲区,因而其实际视场角为120°×360°,本文以全景鱼眼镜头替换原有的全景环形镜头,使其达到真正的全景视场角180°×360°,为了同时能够获得更高的精度,本文从光学成像系统和质心算法两部分入手,努力提高敏感器的成像质量和算法精度,使敏感器达到了具有大视场角、高精度等特点。本文研究的敏感器实现了低功耗、小体积等特点,特别的在敏感器的测量精度和视场角上实现了较大提升,为下一代皮卫星姿态确定系统的设计提供了重要的保证。