实现导航卫星自主导航对于提高导航系统的性能，扩展空间应用具有重要的意义。首先，自主导航可以减少地面设备的工作量，缓解因国土资源限制而造成的地面站布设的困难，降低整个导航系统的维护成本;其次，自主导航降低了卫星对地面站的依赖作用，提高了导航系统的生存能力，即使出现地面跟踪测量在一段时间内被迫中断的恶劣环境，仍可以保证导航信号的连续性。　　随着我国二代导航卫星定位系统的建设和发展，导航卫星的自主导航已成为迫切需要。在此形势下，本论文开展了以下几个方面的研究工作:　　1)论文首先分析了论文选题的背景和意义，并对目前导航卫星自主定轨和时间同步技术的研究现状做了调研。介绍了卫星导航涉及的各种时间系统和坐标系统及其转换关系。　　2)其次，介绍了MEO卫星星间双向测距观测模型和目前星间链路所采用的两种不同的测距体制(UHF体制、Ka体制)。研究了星间测距数据相对论效应改正、天线相位中心延迟改正、测量野值剔除、测距历元改算归正等观测数据预处理算法。　　3)随后，推导了基于星间测距的自主定轨Kalman滤波观测方程和系统状态方程，针对GPS星座和二代MEO星座分别利用卡尔曼滤波进行了自主定轨算法仿真，并引出自主定轨星座整体旋转问题。为提高自主定轨精度，采用自适应滤波算法对Kalman滤波算法进行改进，提出了一种基于BP神经网络学习的自适应Kalman滤波算法。　　4)介绍了目前针对自主定轨星座整体旋转误差消除采用的几种解决方法，对GPS星座进行了地面锚固站方法仿真。针对地面锚固站星地链路测距系统误差较大的引起的问题，提出一种地面锚固站时序差分测量的算法。提出一种基于星敏/红外地平仪、X射线脉冲星和星间测距的信息融合算法。　　5)推导基于星间测距的自主时间同步Kalman滤波算法观测方程，分析GPS卫星星载原子钟的频率稳定度。对GPS星座卫星进行自主时间同步仿真，针对自主时间同步星钟的整体漂移问题，提出一种X射线脉冲星与星间测距相结合的时间基准维持算法。　　6)基于本单位目前正在进行的IGSO卫星自主运行单元地面验证系统项目，介绍了IGSO卫星自主导航地面测试验证方案，设计了IGSO卫星自主导航算法的总体方案和测试用例，并针对测试用例在地面检测验证系统和PC机上对自主导航算法进行了测试和验证。　　7)最后，论文总结了全文的主要内容，并展望了有待进一步开展的工作内容。