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为实现空间目标的天基光学观测,利用双星定位原理,采用仅测角的观测方式,结合最小二乘法建立了双星几何定位模型.考虑到星点提取作为光学定位算法中的重要一环将直接影响最终的定位精度,因此就星图处理部分,分析了星图的灰度特点,采用阈值分割法进行去噪处理,选取了几种质心法对星点进行提取,利用真实星图对提取结果进行比较,选出了形心法和阈值质心法两种较为可行的星点提取算法.通过仿真计算和蒙特卡洛误差分析结果可知,不考虑误差时,定位误差小于10-5m;考虑主要误差源时,定位误差小于100m;且姿态误差对定位方法的精度影响最大,数值上可以达到总误差的0.9倍以上,速度误差的影响最小,只有总误差的1/30,可以忽略;定位误差近似呈高斯分布且误差的大小与误差源近似呈线性关系.证明所建立的定位算法可以对目标实现较为精确的定位.本文研究成果具有一定的工程参考和应用价值.