人造信标提高了自适应光学天文望远镜系统的天空覆盖率,弥补了自然信标的不足。相对瑞利信标而言,人造钠信标具有更好的性能,更加适用于大口径天文望远镜系统,是未来人造信标的发展方向。由于大气湍流、噪声以及系统的几何位置关系等因素的影响,系统探测到的人造钠信标光斑会出现扩展、拉长、信噪比低等现象,降低了波前探测的精度。因此,研究如何提高人造钠信标波前探测的精度具有重要的意义。本文基于自适应光学天文望远镜系统,从理论上介绍了人造钠信标的产生机理以及使用夏克-哈特曼波前传感器对信标进行波前探测的过程。本文详细分析了造成钠信标光斑扩展与拉长的原因,以及光斑的不同信噪比、扩展度与拉长度对波前探测的影响。介绍了多种提高系统的波前探测精度的方式,其中提高对光斑的质心提取精度是一种高效而便捷的方法。本文的重点是探究在不同的光斑情况下,哪一种质心提取算法的精度最高。为此,本文选取了五种算法,即基本质心法、高斯加权质心法、强加权质心法(分为幂次强加权、加法强加权、乘法强加权三种)、阈值质心法和距离质心法。首先仿真出三类光斑(不同信噪比、不同扩展度以及不同拉长度),用上述五种算法进行质心提取,通过对比各算法的提取误差,可以得出初步结论。接着对上述过程进行进一步重复性的仿真,通过统计数据可以得出结论:对于良好的信噪比与非扩展拉长的光斑,各算法的精度均较高;对于扩展与拉长光斑而言,选择加权质心法优于其他算法;对于噪声影响的光斑,需要根据不同的信噪比情况选择合适的参数与算法。最后,考虑到实际情况是噪声、扩展与拉长多因素并存的情况,对三种情况并存的光斑进行了质心提取算法,以得到更符合实际情况的结论。为了验证仿真结论的准确性,本文最后对不同信噪比与不同扩展度情况的光斑下进行了实验研究。用五种算法对各光斑阵列进行波前复原,对比复原的精度,最终验证了仿真结果与实验结果基本一致。本文通过理论、仿真与实验的研究可知,对于不同信噪比、扩展、拉长光斑,选择加权质心法(高斯加权质心法与强加权质心法)能提高质心探测精度。最后,本文对未来的质心提取进行了展望,可以针对同一光斑阵列中,具有不同种类的光斑类型的情况采用不同的算法,以提高系统的波前探测精度。