根据工作波段不同，分为地球反照敏感器和红外地球敏感器两类。

对地球反射的太阳光敏感，并借此获得航天器相对于地球的姿态信息的光学敏感器，其工作波段为可见光或近红外波段。地球反照敏感器的主要优点是简单，其工作原理见图1。但因反照表现的地球形状随时间变化（与月球的圆、缺变化相似），因此其性能的提高受到限制。

图1 地球反照敏感器原理图

对地球的红外辐射敏感，并借此获取航天器相对于地球的姿态信息的光学敏感器，常称红外地平仪。它广泛采用二氧化碳吸收带（14～16微米）作为工作波段，可以较为稳定地确定地球轮廓和辐射强度。红外地球敏感器由光学系统、探测器和处理电路组成。红外地平仪主要有3种形式：地平穿越式、边界跟踪式和辐射热平衡式。其中地平穿越式地平仪扫描视场大，可用于大范围姿态测量，但精度略低，约为1～2°。其余两种地平仪的工作视场较小，只能适用于小范围的姿态测量，但精度较高，可达到0.03°数量级。

地平穿越式地平仪的视场相对于地球作扫描运动。当视场穿越地平线时，也就是说扫到地球和空间交界时，地平仪接收到的红外辐射能量发生跃变，经过热敏元件探测器把这种辐射能量的跃变转变成电信号，形成地球波形。然后通过放大和处理电路，把它转变成为前后沿脉冲。最后通过计算电路，把前后沿脉冲与姿态基准信号进行比较，得出姿态角信息，也就是滚动角或俯仰角。

该敏感器具有一个反馈伺服机构，它使视场跟踪地平线，同时给出相对于不运动部分的方位角，这个方位角与航天器姿态角成正比。

图2 边界跟踪式红外地平仪

对地球边缘某些区域的辐射敏感加以比较，以获取姿态信息。它没有活动部件，因此常称为静态地平仪。