近几年,随着航天事业的蓬勃发展,基于星光大气折射的自主导航方法因具有全自主、高精度、低成本等优点开始受到人们的关注。在航天仿真领域,可视化仿真技术作为一种重要的仿真手段,可降低航空实验的成本和风险,现已广泛应用于人造卫星、航天飞船等工程研制中。为降低地面导航计算的复杂性和导航试验的成本,本文从可视化仿真的角度对星光大气折射自主导航进行剖析,重点研究了大气折射模型和星空背景建模技术,开发出具有卫星导航演示功能的原型仿真平台。(1)对自主导航仿真平台的基本功能和目标进行分析,采用MVC设计思想建立平台的总体框架。研究平台中星光折射自主导航组件的原理与组成,构建仿真平台的数据库并加以规范化。(2)为提高计算效率以保证可视化仿真的实时性,对自主导航组件的建模进行研究。建立考虑摄动影响的卫星动力学模型;通过分析大气密度随高度的变化规律来建立简化的大气折射模型和系统观测模型。该模型不考虑大气压和温度等因素的影响,形式上比较简单,计算量低,对可视化仿真具有一定的应用价值。(3)对可视化场景中的星空背景建模原理进行分析,给出恒星视位置的计算方法。考虑大气压强、温度等对折射率的影响,提出一种融合大气折射的逼真星空背景绘制算法。绘制结果表明,该算法相比常规星空模拟方法更具逼真性;在根据星表动态生成星空时,具有较好的实时性。(4)对可视化仿真驱动框架和驱动流程进行研究,基于MultiGen Creator和Vega Prime软件平台开发出可视化自主导航原型仿真平台。该平台使用导航数据对卫星进行实时驱动,借助星空背景绘制、视点切换等技术,较好地演示了卫星在轨运行的全过程。