现代测控设备及武器系统正常工作依赖于载体的姿态信息,高精度姿态测量是测控设备精度和武器系统打击精度不断提高的技术基础。大型舰船上的姿态信息通常由惯性姿态测量系统提供,然而惯性器件的误差会导致姿态基准漂移,因此有必要建立一套高精度姿态基准,用于姿态测量系统的标校和精度鉴定。针对以上背景及工程应用需求,本文利用摄像测量原理对姿态测量技术展开研究,论文主要工作如下:1.提出基于天文观测的姿态测量方法,利用摄像测量理论建立了恒星的观测模型,详细介绍了姿态解算的原理及其所涉及的关键技术,通过仿真分析恒星的世界坐标计算误差和星点定位误差对姿态测量精度的影响,为寻求提高姿态测量精度的途径提供理论依据。2.围绕恒星观测位置计算的问题,对恒星视位置计算方法和蒙气差修正理论展开深入研究。详细讨论了天体视位置计算的原理和实现方法,编程实现恒星视位置计算,获得优于角秒的计算精度。针对大气折射积分求解困难的两个关键因素,讨论了大气模型和折射积分函数求解算法,通过仿真分析几种不同的修正方法精度上的差异。运用数字图像亚像素定位技术实现星点图像坐标的提取。针对星点光强分布的特点,设计适用于星点定位的算法,通过实验分析星点图像坐标提取精度。3.实施摄像测量前必须先对相机参数进行精确标定。针对传统相机标定方法只适用于有限工作距离的问题,提出基于天文观测的相机标定方法,详细阐述算法原理和流程。实验结果表明:该标定方法在不依赖于精密、复杂的外部设备的情况下可达到较高精度,并具有较强的抗噪声能力。4.搭建了姿态测量系统并设计了相关实验,对姿态测量的重复性进行测试。实验结果表明:本文提出的方法航向角测量重复精度优于4?,俯仰角测量重复精度优于7?,横滚角误差较大,初步证明了本课题理论的正确性和方法的可行性。