本文在天文航姿测量硬件系统的基础上,针对其精度不高的缺陷,通过大量的理论分析和试验对比。分别从CCD星图预处理、背景噪声剔除、星象分割、星点坐标提取、光学系统标定方法的改进、大气折射修正、导航星座精度评估和最佳导航星座选取等几个方面入手进行研究,最终达到了精度补偿的初衷,并对局部天区的星体识别的应用进行了研究。本文采用平场、暗场的处理方法,消除了CCD的暗流和灵敏度不同对星图影响。在星图的背景噪声处理上,本文根据CCD星图中背景噪声不尽相同的实际情况,提出区域分割法来剔除背景噪声。实践表明,该方法能有效地剔除噪声,满足实际需求。根据测姿系统的使用条件及其工作环境,本文采用交叉投影法来分割星象,此方法较为简洁且计算速度较快,能满足数据率要求。对于星象的质心提取,本文采用了重心定位法来求取星象质心。重心定位法的计算只有四则运算,其计算量较高斯拟合法小得多,在处理大量星象时极为简便,同时避免了星空模拟软件的误差引入,提高了标定精度。