从提高导航战能力和解决我国区域监测网跟踪局限性的实际需求出发，建设有星间链路支持下的具有自主运行能力的导航星座是新一代全球卫星导航系统发展趋势。本文主要针对全球卫星导航系统自主导航功能，系统分析了有星间链路支持下的导航星座自主运行关键技术，设计了基于星间链路的自主导航算法，提出了一种导航星座自主星历更新的方法，研究了导航星座构形演化与自主维持技术。论文的主要研究内容和创新点如下：导航星座的星间链路及应用研究。（1）对多层星座中的星间链路进行了分类，分析了各种星间链路的特点，分析了星间链路的空间几何模型，研究了星座的连通性和链路管理策略。（2）分析了有星间链路支持下自主导航精度的影响因素，并结合定位原理给出精度估计方法。星地联合整网定轨的集中式估计算法研究。（1）研究了基于整网EKF算法的星地联合定轨方法，引入简化的Sage-Husa自适应滤波，在线估计量测噪声方差矩阵，以提高导航星座中卫星的定轨精度。（2）提出了基于UKF的星地联合定轨算法，避免了线性化过程中的精度损失，丰富了卫星轨道“联合估计”理论，仿真结果表明该联合定轨方案能显著提高定轨精度。星载分布式EKF定轨算法和基于地面锚的星座自主导航策略研究。（1）提出了星载分布式EKF算法，通过滤波过程中状态解耦，仅处理与本星相关的观测数据，可大量缩减计算量，以适应星载计算机性能，有利于工程实现。（2）研究了基于地面锚的星座自主导航策略，通过少量锚固站支持，解决仅依靠星间链路自主导航时的星座整体旋转问题，克服了导航星座自主定轨的秩亏问题。导航星座自主星历更新技术研究。（1）研究了基于无奇异轨道根数的广播星历参数的星上自主拟合算法，解决了参数拟合过程中法化矩阵奇异的问题，可以用于小偏心率轨道的广播星历自主拟合；研究了基于GPS18广播星历参数的星上自主拟合算法，可以提高导航卫星星历长期预报精度，有利于导航星座自主导航的工程实现。（2）研究导航卫星钟差参数的星上自主拟合算法，提出了基于广义卡尔曼滤波器的钟差参数估计与预报方法。导航星座构形演化与自主维持技术研究。（1）研究了导航星座的构形演化问题，分别从单个导航卫星轨道演化、星座空间几何构形演化及区域覆盖星座地域性结构演化三个方面分析了导航星座自主运行过程中星座构形演化对星座性能的影响机制。（2）提出了分段离散序列的控制策略，并根据星座构形控制序列等时间间隔分布的要求。该策略通过对轨道半长轴和倾角的协调控制来实现星座构形沿航迹保持，以保证导航星座构形自主维持任务的完成。论文研究了基于星间链路和地面“锚”固站的导航星座自主运行一些关键技术，在该领域取得了一些探索性研究成果，得出了有益的研究结论，对于我国全球卫星导航系统建设具有参考和借鉴意义。