航天测量船海上航行时主要通过精度校飞进行雷达精度鉴定, 针对其周期长、耗费大和组织协调困难的缺点, 提出了一种采用高精度星敏感器与雷达捷联跟踪测量空间目标进行海上精度鉴定的方法。雷达在跟踪空间目标的同时, 星敏感器实时拍摄天线指向附近星图。首先, 星敏感器利用雷达输出的编码器角度计算视轴的初始指向, 通过快速星图识别和目标定位获取天线地心坐标系精确指向; 然后, 经坐标变换到地平系, 根据蒙气差模型修正地平系俯仰角, 再经过船摇修正转换到甲板坐标系; 最后, 进行轴系误差及脱靶量修正, 实现雷达指向精度鉴定。试验结果表明: 利用该方法测量的船载雷达相对于星敏感器方位、俯仰随机残差优于50″, 满足雷达精度鉴定要求, 证明该方法的可行性。

为简化船载星敏感器安装矩阵标定步骤，提高星敏感器安装矩阵标定精度，提出了一种根据星敏感器测量信息和惯导系统输出信息对星敏感器安装矩阵进行动态标定的方法，将星敏感器安装矩阵的标定过程分解为粗标定和精标定两步。粗标定过程不考虑蒙气差影响，精标定过程根据粗安装矩阵和蒙气差修正模型对星敏感器测量信息进行修正，消除蒙气差影响，实现船载星敏感器安装矩阵的精确动态标定。实验结果表明，该方法经过两次迭代即可得到精确标定结果，不同时段实验结果表明该方法的一致性较好，星敏感器利用安装矩阵标定结果解算的船体姿态数据与惯导数据对比结果表明该方法是正确的。

受大气蒙气差的影响，地基光电望远镜观测得到的星体或飞行器位置和实际位置存在偏差；空间目标的俯仰角越小，蒙气差越大。为了对空间目标进行较为精确的定位，需要对光电望远镜进行蒙气差修正。文中在分析光电望远镜原有的大气蒙气差修正计算模型的基础上，为提高低仰角观测时蒙气差修正精度，采用回扫任务目标轨道附近恒星进行误差修正的方法对回扫得到的蒙气差修正量曲线进行大量实验总结并进行多项式拟合，最终得到针对低仰角长波红外观测的蒙气差修正公式。经过多次实验验证，长波红外系统起跟仰角由10°降低至2°，目标捕获时间提前50 s以上，可观测飞行器部件分离等关键特征点。实验结果表明文中方法有效降低了低仰角蒙气差修正误差，提高了长波红外系统的跟踪精度和捕获能力，具有实际工程应用价值。

通过对干旱地区某地探空资料的分析，拟合出不同季节条件下折射指数随高度变化的拟合公式，利用拟合公式计算了光电跟踪设备使用不同波长跟瞄空间目标时的蒙气差、大气色散和测距修正量。结果表明：(1) 在相同视仰角的条件下，冬季的蒙气差修正结果大于其余季节的结果，且大于标准大气的计算结果，而春、夏、秋季的蒙气差小于标准大气的计算结果；(2) 春季的0.55 μm与1.3 μm、3.9 μm的大气色散较其余季节的结果为大，对于0.55 μm与1.3 μm及3.9 μm之间的大气色散在视仰角大于55°条件下差别并不明显；(3) 不同季节、不同波长测距修正量的变化特点略有不同，其中夏、秋季节特点较为相似，3.9 μm测距修正量受季节影响较0.55 μm与1.3 μm更为明显。所得结果可为该地区光电工程应用提供参考。

为简化星敏感器蒙气差修正步骤,提高星敏感器自主姿态测量能力,提出了一种基于参考量修正的蒙气差修正新方法.该方法恒星视天顶距计算简单,不需要载体的姿态信息,蒙气差修正不需要求解二元非线性方程组,只需要简单加法即可完成.仿真分析与实验结果表明,利用参考量蒙气差修正方法得到的船体姿态解算结果与观测量蒙气差修正方法是一致的,二者偏差在0.1″以内.对星敏感器姿态测量的应用,基于参考量修正的蒙气差修正方法不需利用外部姿态信息,既计算简单,又不损失姿态测量精度.

静止轨道卫星采用CO2和水汽吸收波段进行红外探测,探测性能受观测波段的大气透过率影响显著,同时,大气折射率随空间位置的变化影响目标的定位精度。通过建立大气中探测路径几何模型,利用FASCODE软件计算出路径上2.7 μm和4.3 μm波段大气透过率和蒙气差并制成图表,蒙气差计算结果与理论估算一致。结果表明,2.7 μm波段大气透过率在5~25 km高度变化显著,35 km以上透过率达95％;4.3 μm波段大气透过率在5~45 km高度变化显著,50 km以上透过率达95％。两个波段的蒙气差相同,对目标位置的影响较少,天顶角8°以内,影响只有50 m量级,超过8°,偏差随角度增长很快,到地球圆盘边缘时达到1 km。通过插值,透过率数据和蒙气差数据可用于系统设计、性能评估和实时仿真。

研究了影响航空天文导航系统定位精度的四个因素,包括轴系制造装调与标校精度、导航星视位置精度、蒙气差修正精度和CCD光电测量精度。首先分别对这四个因素进行了理论分析,在论述轴系制造装调与标校精度的过程中,首次考虑了天文导航设备与外部设备之间的坐标轴系标定问题,并提出了利用对角位移敏感的光学测量技术来完成天文导航设备与外部设备之间的坐标轴系标定,对工程实践具有指导意义。

为了消除大气内观星时蒙的影响，提高载体定姿精度，提出了一种蒙气差补偿算法。首先给出了补偿过程涉及的姿态转移矩阵，并完成了相关矢量坐标映射变换；接着在星敏感器坐标系内，用两矢量内积法求得视天顶距；最后利用几何公式列出了以真星光矢量投影点估计位置为未知量的方程组，作为星敏感器任意姿态下蒙气差补偿算法模型。在没有任何误差的条件下对模型有效性进行了仿真，10-6 pixel量级的位置估计精度表明了算法的有效性。加入不同量级的陀螺漂移误差进行了仿真，给定的漂移误差对于蒙气差补偿模型的估计精度影响甚微，仿真结果表明在捷联载体存在一定姿态误差的前提下，蒙气差补偿模型也是适用的，补偿后的星像坐标用以实现星光姿态确定，并进一步对陀螺漂移完成补偿。

由于蒙气差随着大气密度、温度和压力等条件的变化而变化，为降低蒙气差对光电测量设备测量精度的影响，提出了精密恒星回扫的新方法。在标准大气条件下，通过理论计算得到的蒙气差与实际测量值存在偏差，采用精密恒星星库，引导测量设备对观测目标附近的恒星进行事后回扫测量，对回扫测量数据进行拟合可以得到蒙气差的修正量。分析了恒星回扫方法中影响修正精度的轴系、编码器等因素，通过外场实验，在大气湍流变化均匀的情况下，采用该方法对20°仰角以下星体进行观测，测量精度可以达到1″。