脉冲星是一种具有强引力、强电磁、超密度的高速自转的中子星,被应用于引力波探测、深空导航等很多前沿课题的研究。在导航方面,相对于卫星和地基导航方式的高成本,区域局限性,安全性等问题,脉冲星能够为近地和深空的航天器提供包括位置、时间、速度等多种准确信息。这种导航服务的自主性、安全性、高精度和高性价比的特点不言而喻。因此研究脉冲星具有比较重大的军事意义,也是人类在未来深空探测的导航需求。本文以x射线脉冲星为研究对象,主要进行了基于脉冲星观测的定位和定姿的相关工作。具体工作如下:(1)根据脉冲星周期高度稳定性的特性,在借鉴卫星导航、天文导航等导航方式的基础上,研究了基于X射线脉冲星定时观测的定位算法。在航天器位置粗略已知的情况下,研究误差迭代算法实现更高精度定位;在航天器位置未知的情况下,优化整周模糊度遍历方法,进行航天器的绝对定位。(2)在整理了偏振定姿必要基本知识的前提下,研究已有的基于脉冲星矢量观测定姿方案的理论依据,借鉴这一理论依据,并根据脉冲星的线偏振特性,讨论分析基于脉冲星偏振观测量的航天器定姿方案,最终系统地给出脉冲星从偏振观测到偏振导航定姿算法的整体方案:首先,研究脉冲星偏振观测的方法,得到脉冲星偏振观测信息;接着,引用稳定因子进行偏振信息特征点捕获,找到最优偏振观测量,仿真结果表明,在不考虑相对论效应且不存在周期混淆的情况下,在脉冲峰值处有最优偏振信息;最后,给出基于偏振信息的导航定姿算法并进行可行性仿真验证。在基于脉冲星定时观测的定位方面,假设已知航天器的粗略位置和足够稳定的星钟时间,我们通过观测4颗长周期脉冲星,进行航天器静止以及在轨运动两种情况下的绝对定位仿真。仿真结果表明,在不考虑相对论修正的情况下,选择合适的阈值剔除不合理的模糊度,算法可以实现卫星的定位,定位精度可以达到1km。在基于脉冲星偏振观测的定姿方面,通过仿真,给定初始偏差且仅考虑观测噪声和模型噪声,运用偏振定姿算法实现航天器静止条件姿态下的求解。仿真结果表明,该方法是可行的且定姿精度理论上可以达到0.04°。