星敏感器是当前广泛应用的天体测量敏感器，是航天器控制系统中的重要姿态测量敏感器之一。星敏感器与地球敏感器和太阳敏感器等其他天体测量敏感器相比，有如下主要优点：星敏感器具有更高的姿态测量精度，高精度星敏感器测姿精度达3"，甚高精度星敏感器测姿精度可达1"或更高；星敏感器能够提供航天器的三轴惯性姿态，而地球敏感器等仅能提供一个或两个参考方向的测量结果；由于天球上布满恒星，一个具有合适视场和灵敏度的星敏感器，几乎在任意指向都能够探测到多颗恒星，因此星敏感器具有提供全方位姿态信息的能力；地球和太阳等参考天体在太阳系外将无法继续提供参考基准，而星敏感器可在深空探测中继续使用；星敏感器姿态计算结果无累积误差，不存在类似陀螺的慢速漂移问题。

现阶段星敏感器一般基于面阵CCD或APS图像传感器。其工作原理为：星敏感器光学系统将恒星成像于图像传感器（如CCD、APS等）的光敏面上，由图像传感器完成光电转换，输出模拟信号经AD转换后送数据处理电路，对恒星星图进行星点提取和定心计算，确定视场中的恒星在星敏感器测量坐标系下矢量方向，将其与导航星表进行比对，完成星图识别，最终确定星敏感器测量坐标系三轴在惯性坐标系下的指向。卫星或航天器通过星敏感器的安装矩阵，可确定其在惯性坐标系下的三轴姿态。

星敏感器技术发展主要经历了4个阶段：早期星敏感器、第一代CCD星敏感器、第二代CCD星敏感器和APS技术CMOS星敏器。

1970年前，早期星敏感器采用光电倍增管和析像管作为探测器件，产品结构简单、精度低、性能不稳定。

20世纪70年代，第一代基于电荷耦合器件CCD的星敏感器出现并应用，与早期星敏感器相比，具有体积小、功耗小、可靠性强等优点，受探测器分辨率限制，此时星敏感器视场较小，焦距长，具有很强的暗星探测能力，单星的测量精度很高，但是无法进行自主星图识别和姿态解算。

20世纪90年代，随着微电子技术的快速发展，第二代CCD星敏感器出现并应用，在微处理器及大容量存储器的使用下，第二代CCD星敏感器能够存储恒星基本信息，可以实现全天星图自主识别，在无先验姿态信息下能直接输出航天器的姿态测量信息。虽然CCD技术已经非常成熟，但电路设计复杂，存在质量大、功耗高、抗辐照能力差等空间应用不足。

2000年以后，基于APS技术的CMOS图像传感器开始应用于星敏感器中，APS星敏感器不仅具有高自主、高精度等第二代CCD星敏感器的优点，而且具有高分辨率、抗辐照、功耗低、体积小等特点，星敏感器的发展正处于这一阶段，并且随着APS图像传感器技术的不断提升而快速发展，最高测量精度已经优于0.1″，最小重量小于50克，最大动态能力高于20°/s，最长寿命GEO轨道可达15年以上。

典型的星敏感器组成包括遮光罩、光学镜头、光机结构、电子学、软件等，星敏感器上电后的工作模式一般包括：待机模式、全天自主星图识别模式、局部天区星图识别模式和跟踪窗口模式。