航天飞行器姿态的精确测量和控制是保证航天任务顺利进行的重要环节。航天飞行器的姿态信息由姿态敏感器来获得,星敏感器是当前姿态测量精度最高并且没有时间漂移误差的敏感器,广泛应用于各项航天工程中。星敏感器在投入使用之前需要进行功能检测和标定,直接进行航天试验费用非常昂贵,外场观星试验易受到环境等外部因素的影响,所以研制在地面进行内场实验的测试设备很有必要,这类地面测试设备就是星模拟器。星模拟器模拟真实天空中恒星的位置等信息形成模拟星图,提供给星敏感器进行功能检测和标定。航天工程中对星敏感器的动态性能要求越来越高,所以研制能提供真实且实时变化星图的高动态星模拟器也势在必行。本文针对大视场的动态星模拟器,以提高星模拟器的动态特性为研究目标,通过对比分析各种星图显示器件的性能参数,确定了基于DMD的大视场动态星模拟器总体技术方案和主要技术指标,设计了基于DMD的大视场动态星模拟器光学系统,包括照明系统和投影系统,结合光机结构分析了系统的杂散光的影响,对杂散光进行了抑制,降低了图像背景噪声,提高了星图的对比度。本文首先介绍动态星模拟器的系统组成和工作原理,分析对比各星图显示器件的性能,确定选用DMD作为星图显示器件,结合星敏感器的使用要求和DMD工作方式,提出动态星模拟器光学系统的设计要点和技术指标。采用复眼透镜阵列设计了照明光学系统,利用全反射棱镜实现了照明系统和投影系统的近似同轴排列,照明系统的照明均匀度大于94%。投影系统采用二次成像方式,解决了大视场、长出瞳距情况下难以达到长后工作距和系统像差难以校正的问题,投影系统系统出瞳为60mm,视场为28.6°,畸变小于0.045%,80%的能量集中在直径为8μm的圆内。分别对照明光学系统和投影光学系统进行了公差分析,并给出了满足设计指标和加工技术的公差范围。系统的杂散光会造成更高的背景噪声,降低模拟星图的对比度从而影响星模拟器的动态性能,本文最后整合光机结构进行了整机性能仿真和系统杂散光分析,采取了抑制系统杂散光的措施;对比了各个状态下像面的能量分布,得出了模拟星图的对比度,证明了本文的设计方案使背景噪声得到有效的抑制,大幅度提高了星图对比度,实现了提高大视场星模拟器动态性能的设计目标。