天文观测相机作为航天器的重要载荷，正在被各国尤其是钟情于太空的大国竞相研制，与之配套的空间目标识别定位系统的开发工作也被同期展开。探测目标、识别目标、定位目标成为关键，为此本文对天文图像的星图识别和天文定位技术进行了研究。星图识别是天文定位的基础，星图识别的完成可以得到一定数量恒星的CCD平面坐标与其天球坐标的对应表，根据这些恒星的CCD平面坐标，以及对应的天球坐标，可以建立两个坐标系之间位置传递函数，从而确定目标的天文位置。本文对三角形算法进行了改进，提出了改进的三角形算法，按离视轴距离选取观测星和天区重叠的球矩阵导航星数据库制订方法。运用最小二乘曲面拟合法，求出两坐标系之间的位置传递函数，根据位置传递函数就可以进一步得到观测目标在天球坐标系下的坐标。通过本论文的研究与算法实验验证可以得出结论，改进的三角形算法比传统的方法精度高，运用最小二乘曲面拟合法，使两坐标之间的转换误差在均方根意义下达到最小，从而提高了天文定位的精度。