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X射线脉冲星导航是近年来自主导航技术发展的新兴方向之一。其基本原理是利用X射线脉冲星信号良好的周期稳定性和易观测等特点,实现对航天器的高精度自主导航。X射线脉冲星相对导航技术,通过求解两卫星间脉冲星信号到达时间相位差(TDOA),消除了共性误差,可有效提高导航精度。论文利用Agent理论,研究X射线脉冲星导航在星座自主导航中的应用问题。首先将星座抽象为一个具有完全分布式组织结构的多Agent系统,并为其建立脉冲星导航的Agent功能模块;给出了星间可见性等约束条件,设计了星座的多Agent系统静态和动态拓扑结构;基于脉冲星TDOA信息的星座自主导航算法,建立了X射线脉冲星为星座卫星导航的仿真模型,并进行了仿真验证;最后,分析了脉冲星可见性、脉冲星方位误差、脉冲星TOA测量精度对于脉冲星导航精度的影响,给出了基于星间链路的脉冲星和星间伪距组合导航。脉冲星导航的多Agent系统静态和动态拓扑结构比对可知:静态拓扑结构的卫星天线不需要在不同卫星间进行切换,算法简单;但是天线角度和角速度的变化使得天线易损,且模型观测量少,定轨精度低。动态拓扑结构尽管天线在卫星间动态切换使得算法复杂;但是其显著优点是天线角度和角速度变化小,天线不易损坏,且动态拓扑结构观测量多,定位精度高。在不依赖地面站的情况下,根据X射线脉冲星的TDOA信息,论文对X射线脉冲星辅助星座自主导航进行的仿真表明:EKF滤波算法能够达到105m的位置精度和0.116m/s的速度精度;UKF算法能够得到44.56m的位置精度和0.025m/s的速度精度,UKF算法运算时间较长。通过研究脉冲星观测量对于脉冲星导航精度的影响,说明了脉冲星观测对于自主导航的重要性;通过脉冲星和星间伪距测量的组合导航仿真结果可以看出,星间伪距测量信息增加了测量量,改善了X射线脉冲星相对导航精度;通过基于星间链路的星座自主导航方式研究,证明了将星座自主导航问题简化为星间相对位置确定问题原理上的可行性和必要性。本文的研究提高了导航星座本身的自主运行能力与特殊情况下的生存能力,对我国北斗系统自主运行方法的研究提供了可供借鉴的经验。