本发明公开了一种基于单帧星图角速度估计的卷帘畸变校正方法，包括以下步骤：对单帧星图中的恒星进行质心提取及星图识别；建立星敏感器卷帘曝光模式下恒星成像速度模型及恒星成像畸变模型；结合恒星实际成像位置及位置的畸变量，将在像面成像的恒星统一至相同时刻；星敏感器对恒星成像过程中角距不变，构建限定方程；将单帧星图中识别到的多对恒星带入所建恒星成像速度模型及恒星成像畸变模型，结合角距不变原理，通过最小二乘法求解超定方程组，估计最优角速度，求解卷帘畸变并反向补偿恒星在像面的成像误差。本发明利用单帧星图识别恒星位置信息并结合角距信息实现角速度最优估计，实现卷帘畸变校正，有利于提高动态下星敏感器的动态测量精度。