本书以地面数字天文摄影仪的研究为基础，结合作者近年来主持和参与的多个科研项目，综合各课题研究的成果而集成。本书中的研究成果都是在科学研究实践中完成的，在仪器设备中也得到了相应的应用。
本书共分7章，第1章论述了天文定位定向技术的发展及其优势，并概述了地面数字天文摄影仪的发展。
第2章论述了地面数字天文摄影定位定向系统的组成，介绍了仪器的结构和工作流程，对相关基础知识进行了阐述，主要包括坐标系、时间系统、恒星视位置和天文坐标的解算。
第3章对星表简化方法进行了研究，分析了识别阈值，改进了三角形星图识别算法，并提出了一种基于方向矢量的星图识别方法。
第4章分析了星图识别时参考恒星的选取范围，对恒星的像点轨迹进行了推导，提出了一种快速星图识别方法，并研究了基于新星筛选的星图识别方法。
第5章对恒星星点数据进行了筛选，改进了切平面定位方法，简化了定位解算的过程，建立与分析了倾角修正模型；研究了大倾角状态下基于球面三角形的定位算法。
第6章围绕地面数字天文摄影仪定向问题展开研究，提出了基于转换模型与对径位置解算的定向方法。对四参数坐标转换模型进行分析，并与六参数转换模型及非线性模型进行了对比；研究了转台转位误差对定向精度的影响，对转位误差进行了补偿，给出了单位置连续拍摄的方法。
第7章进行了误差的建模与补偿，主要包括星点数据误差、仪器参数误差、轴系误差和大气折射等误差，并进行了试验分析。
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