近年来,随着临近空间飞行器的快速发展,其精准定位与高精度的姿态获取成为各国的研究方向。天文导航利用宇宙中的自然天体作为参考物,具有精度高、消耗小、抗干扰能力强等特点,逐渐应用于临近空间飞行器中。星图识别是研究星敏感器工作的关键技术,对天文导航的发展具有重要意义。星图识别一般包含星图模拟、星图预处理、导航星库的构建、星图特征匹配等环节。本文在现有算法的基础上,对星图模拟、导航星库构建、星图特征匹配环节做出进一步探索。具体工作包括:首先,在星图模拟方面,设计了一种基于平行光管的半实物星图模拟方法。该方法使用平光光管模拟出无穷远处的恒星光源,并且使用真实相机进行拍摄。与纯软件仿真方法相比,半实物模拟方法得出的星图更接近实际情况。同时,使用平行光管和相机拍摄相结合,通过调节相机光圈大小来放大或缩小星点光斑能更好的模拟出星等之间的差异。实验结果表明,改进模拟方法具有更好的模拟效果。然后,在导航星库构建方面,结合已有的方法,设计了一种导航星个数阈值自适应方法。同时结合“星等—星点距离”加权原则,赋予星图中星等低并且距离视轴中心点距离近的恒星更高的权值,完成导航星的二次筛选。与星等过滤法、星等加权法相比,进一步提高了导航星库的均匀化程度。最后,在星图特征匹配方面,改进了一种基于传统三角形识别的方法。通过引入第四颗观测星,构建四个不同的三角形并得到六组不同的星对角距;分别对四个三角形进行匹配,得出四组不同的匹配组;在匹配组中进行查找筛选,得出正确的结果。使用改进方法和常用的方法对实际拍摄的星图进行处理,结果表明处理速度稍有下降,但提高了识别成功率以及抗干扰能力。