天然卫星的高精度测量对探索太阳系的起源、形成、演化等科研课题有重要意义。其中亮度较高的天然卫星容易获得高测量精度,而亮度低的暗弱天然卫星,它们运动速度变化快,在观测时,如果曝光时间过长,目标成像会出现严重的拖尾现象,影响后续工作。所以不能通过延长曝光时间来获取目标高信噪比的成像。为了对暗弱天然卫星进行高精度天体测量,本文尝试对多幅短曝光的CCD图像,进行移位堆叠,提高暗弱天然卫星成像信噪比,从而可以获得暗弱天然卫星高精确测量结果。前人对图像堆叠的原理已经有了深入研究,但是对移动的暗弱天然卫星进行图像堆叠,到目前为止,具体的堆叠方法还没有人进行过详细讨论,并且堆叠后天体测量结果如何,也没有人进行过分析。本文详细的对图像堆叠在暗弱天然卫星图像上的实施过程进行了论述,并且对堆叠后目标的测量精度进行了分析。在移位堆叠过程中,首先需要对CCD图像进行移位,使视场中的恒星对齐。移位过程中,通过实验对比了四常数转换模型、六常数转换模型、十二常数转换模型以及双线性内插,双三次样条内插等方法对移位的影响。发现六常数模型及双线性内插在运行速度及精度方面具有高性能。使用2018年4月连续4个晚上,在云南天文台使用1-m光学望远镜拍摄获得了229幅木星5颗暗卫星图像进行了移位堆叠实验和数据归算。同时为了验证结果,与云南天文台丽江站2.4-m望远镜获得的归算结果进行了对比。在位置归算中,恒星星表采用的是Gaia DR2星表,目标理论位置采用JPL(Jet Propulsion Laboratory)历表。结果表明,使用图像移位堆叠方法,通过叠加约10幅曝光时间为100秒的图像,1-m望远镜观测暗弱天然卫星的极限从约16星等提高至近19星等,精度均好于0.13角秒,与2.4-m望远镜的测量结果有良好的一致性。可以得出这样的结论:图像移位堆叠技术应用于暗弱天然卫星的测量,可以使小口径望远镜观测以前无法观测的目标,并且精度与某些大口径望远镜相当。