为实现空间飞行器在高目标星等、像移和光学系统像差等因素影响下的高精度星点定位，提出了一种自适应加权质心细分定位算法。基于最大似然估计推导、建立数学模型并进行仿真实验。结果表明，与质心法、加权质心法及高斯拟合法等传统星点定位算法相比，提出的算法定位精度提高了50%以上，且具有良好的收敛速度，经过5次迭代后，质心定位误差相对较稳定，可以满足实际应用中对实时性的要求。

针对附加像差为离焦模式的相位差异波前探测技术在实际工程应用中遇到的各类误差问题，以探测拼接型望远镜的共相误差为例，通过数值仿真对焦面位置误差、离焦量误差、图像对准误差、曝光延时误差及噪声误差对波前探测精度的影响进行了定量分析。并提出了通过改进相位差异算法进行消除相应误差项的方法，使得波前探测的均方根误差分别由校正前的0.06λ、0.0581λ、0.0754λ、0.0796λ、0.0737λ 分别下降为5.8834 × 10^-4 λ、6.664 × 10^-4 λ、3.5853 × 10^-5 λ、6.1837 × 10^-5 λ、0.0013λ, 且对于各误差项在较大误差范围内，仍可以保持上述相同量级的波前探测精度。结果表明:该方法可以有效地消除误差,大幅度提高波前传感精度，对于相位差异波前探测技术在实际工程中的应用具参考意义。

空间巡天相机稳像系统的控制精度要求高，对导航星传感器提出了更高的要求。为提高导航星传感器的精度和带宽，提出了一种采用预测开窗和Kalman滤波相结合的星点定位方法。利用陀螺测量的三轴角速度信息，推导建立星点粗位置预测方程，得到星点的粗位置，在CMOS探测器上以预测点为中心的较小邻域范围内开窗，可提高运算速度。利用Kalman滤波算法对星点位置进行校正，最终得到高精度的星点位置。仿真实验结果表明，相比于传统的质心法，平均每帧图像处理时间从59 ms减少到27 ms，定位结果的标准差从0.1 pixel减小到0.04 pixel。提出的方法是一条提高星点定位运算速度和精度的有效途径，可为我国巡天相机导航星系统的研制提供一定参考。

为解决巡天相机稳像控制精跟踪级系统高精度的光闭环问题，提出一种基于非下采样Contourlet变换(NSCT)去噪预处理和映射最小二乘支持向量机(MLSSVM)回归校正的星点定位方法。针对星图特点，采用自适应的基于NSCT的去噪方法来减小随机误差。从频域角度分析平方质心法系统误差产生的机理，得到其近似解析表达式；利用蒙特卡罗数值仿真的方法，用带有高斯径向基函数(RBF)核的映射MISSVM进行回归分析，得到星点质心的理想位置和系统误差的非线性函数关系，并用它进行系统误差的校正。仿真实验结果表明，提出的方法抗噪能力更强，星点定位精度提高1~2个数量级，具有更为优越的星点定位性能。