提高星光大气折射模型精度对于改善天文导航系统的精确性具有重要意义。本文针对目前常用的美国标准大气（USSA）和COSPAR国际参考大气（CIRA）参考模式精度较低的问题，利用高分辨率的美国国家环境预报中心（NCEP）大气参数数据结合傅里叶插值算法建立了大气参数时空变化模型，根据不同高度、不同经纬度的大气折射率，计算了星光在大气中的传播路径，并建立了星光大气折射模型。与现有模型对比分析表明，本文建立的大气温度时空变化模型拟合实测数据时的相对误差小于2%，平均绝对误差小于3.5 K，大气密度拟合的相对误差小于4.39%，1月低纬、中纬和高纬的折射时空模型与传统单点模型之间的相对误差分别为37.64%、9.79%和28.78%，7月低纬、中纬和高纬的折射时空模型与传统单点模型之间的相对误差分别为27.95%、26.89%和39.10%，因此考虑了时空变化的星光大气折射模型理论精度更高。

为解决传统“Brault”采样方法中参考信号过零点计算复杂、耗时较多的问题, 提出了基于傅里叶插值技术寻找过零点的方法。通过与其他插值方法进行比较研究, 结果表明, 这种方法确保了过零点信息准确性的同时简化了数据处理的复杂度, 得到的过零点信息线性拟合系数大于0.999。在2 100~2 200 cm-1波段范围内, 当参考激光信号误差较小时, 傅里叶插值方法得到的仪器SNR是三次样条插值法所得到的1.03倍, 而线性插值方法与傅里叶插值方法得到的结果一致; 当参考激光信号误差较大时, 傅里叶插值方法得到的仪器SNR是线性插值方法得到的仪器SNR的1.05倍。