星敏感器通过识别出视场内的恒星目标来测量航天器当前姿态，实现对航天器姿态控制。 本文重点研究星敏感器折反结构光学系统的设计。反射部分采用Schwarzschild结构，折射部分由同种材料的三块透镜组成。整个系统反射面都是球面，透镜组只有一个光学面是非球面，其余都是球面。具有中心遮拦小，视场角大的优点，有利于测量精度的提高。得到的设计结果为焦距43.56mm，全视场角20°，相对孔径1：1.2。 首先，介绍课题的内容和研究意义，阐明增大光学系统的视场角，对提高星图识别成功率与测控精度，以及减小导航星星表容量的重要作用。并回顾国内外星敏感器及其光学系统的发展状况。 然后，介绍星敏感器相关的导航星星表的建立、星图识别技术。通过叙述星敏感器的工作过程，阐明姿态控制的方法。 接着，介绍确定星敏感器光学系统各项指标的方法。主要包括口径、视场角、焦距、光谱范围、中心波长。计算给出本文设计的指标值，介绍像质评价的方法。 最后，分析两球面镜系统的像差校正情况，指出Schwarzschild球面系统在像差校正方面优于Cassegrain、Gregorian球面系统，由此选择Schwarzschild系统结构。由于Schwarzschild球面系统独立变量有限，难以校正所有像差，为进一步增大视场角，在反射镜后添加透镜构成折反系统。通过估算系统的倍率色差，指出可采用同种折射材料的透镜组。对系统进行优化设计，给出详细的设计结果，并对像质进行评价。