通过观测天体进行定位定向的方法对于在不能采用卫星定位定向的环境下是非常有效的手段,基于天文摄影测量的定位定向技术是天文定位定向自动化的发展方向。本文主要研究了基于天文摄影测量的定位定向模型,论文研究工作如下:(1)系统介绍了天文测量学中的理论基础,包括常用的坐标系统,时间系统,传统天文定位定向方法及天文导航中涉及的各类误差,重点介绍了大气折射对天文导航的影响以及蒙气差改正模型。(2)提出一种在近似测站坐标系下星图识别的算法,分别计算星体理论值与实测值的方位角和高度角,通过比对其偏差来识别天体,并利用软件模拟验证了算法的可用性;通过MATLAB编程语言绘图,得到理论值与实测值之间的对比关系,为后续计算测站天文经纬度与目标定向提供基础。(3)从坐标转换角度出发,推导了基于天文摄影测量的定位定向模型,简化了测量过程,不需要精确切准天体读取水平方位角和竖直高度角,只需利用摄影经纬仪或相机,对多颗天体或单颗天体进行跟踪拍摄,记录拍摄时间和拍摄姿态,即可进行天文定位定向。在解算测站位置参数时,采用了罗德里格矩阵算法,简化了计算过程;此外为了避免利用单颗星进行定位定向模型解算时出现的病态问题,采用盘左盘右的方式延长拍摄时间,不仅改善了解算的几何构型,而且可以消除仪器系统误差,最终通过实验验证了模型的可靠性。(4)针对研究的模型和算法进行了相关的实验,对太阳和月亮进行实地拍摄,通过解算验证其可靠性,并对其实验结果进行了分析。