天文导航是一种利用自然天体信息来计算载体位置与姿态的导航技术，具有自主工作、无累积误差、隐蔽可靠、导航速度快、定向精度高、可同时提供姿态和位置信息等特点，能有效弥补无线电导航等现代导航技术依赖性强、容易积累误差、战时不可靠等缺点。在天文导航系统中，星图识别处于极其关键的地位，为导航中的姿态和位置解算提供基础，其效率和准确度对整个天文导航有着极为重要的意义。　　 本文对基于CCD星敏感器的天文导航各部分关键技术进行深入的研究，提出了一种基于同心圆分割的主星识别算法，并设计实现了一个包括星图模拟、星图预处理、星图识别与姿态解算等功能的天文导航系统，同时设计了对应的包含这四方面功能的模拟系统。主要工作包括:　　 1)提出一种基于同心圆分割的主星识别算法，该算法结构简单，具有旋转不变性，导航星库容量小;　　 2)为了在模拟系统演示时动态识别任意星以及应对识别过程中可能出现的识别星数量不足的情况，设计了一种轻量级的动态识别算法;　　 3)设计实现了一个包含星图模拟、星图预处理、星图识别和姿态解算等功能模块的天文导航系统，及对应的模拟系统。　　 实验结果表明，同心圆主星算法识别速度快，识别正确率较高，可以保障后续位置、姿态解算步骤的顺利进行;动态识别算法则能有效降低重复调用全天星图识别算法所需的时间。因此，可将本文算法与其他识别算法相组合，执行于不同的阶段，实现更高效、更准确的识别与解算，如可以作为三角形算法初期阶段星图识别的有力补充，将全天识别转化为局部识别，具有很好的应用价值。　　 本文主要依托超精密控制与系统联合实验室项目“天文导航系统中的导航星提取及伪星识别算法研究”完成。