本发明涉及一种基于星光折射确定地心矢量的方法，该方法利用星敏感器通过确定星光的折射路径确定出过地心的平面，共采用了三个星敏感器，其中星敏感器A指向天顶方向，用于观测直射的恒星，星敏感器B和C指向接近水平方向，用于观测折射的恒星。根据星敏感器A获取的星图和三个星敏感器的安装矩阵可获得B和C的模拟直射星图，通过将所述模拟直射星图与B和C实际拍摄的折射星图进行匹配可确定星光折射前后的方向。由星光折射前后的方向可得到过地心的平面，通过求解两个过地心平面的交线可确定当地的地心矢量方向，由地心矢量方向可计算得到水平姿态。该发明可用于确定舰船、飞机、卫星等运动载体的地心矢量方向及水平姿态。