人类当前已经进入了太空时代，如何快速进入、控制并使用空间是当前太空技术发展的热点问题，其具有重大的军事及经济应用价值。近年来各个军事大国和全球主要发达国家均争先研究适用于高层空间的飞行设备，与之相关的导航问题特别是军事上的自主导航问题成为研究的焦点。本文主要针对军用飞行器在地球空间特别是高层空间的自主导航问题，研究并探索了一种适用于地球20Km到20000Km空间的新型自主导航方法的原理和可行性。该导航方法不同于现在已有的导航方法，是一种基于数字地球技术结合图像识别技术的WGS-84坐标提取技术，使用矢量定位、定姿导航原理，通过对地球表面不同区域的固有特征信息点进行观测并提取其WGS-84坐标信息进行飞行器定位、定姿导航计算的方法，该方法使用地标固有信息作为导航信息依据，不需建立地面基站，信息不受国界限制，抗干扰能力强;通过导航装置设计，可实现不同特征信息点之间的长基线测量，保证了高空导航精度;导航算法可实现自主导航，导航误差不随时间累积可进行长航时导航。本文重点是对该导航方法开展导航原理和试验室半实物仿真研究。通过原理研究解决导航可行性，通过试验室半实物仿真研究解决多CCD镜头联合标定和测量参数辩识问题，为下一阶段的试验室导航研究奠定基础。半实物仿真原理性研究在实验室环境下搭建半实物仿真系统，半实物仿真系统主要使用三镜头获取地表坐标的飞行器导航仪，运动控制设备及电子显示设备模拟飞行器在空间的飞行过程和自主导航过程，对导航原理进行验证;数学仿真研究通过计算机仿真结果分析导航过程中各误差因素的影响。　　本文主要阐述自主导航原理模型并推导定位、定姿公式，对实验室半实物仿真系统构成及核心传感器标定方法进行详细说明，通过数学仿真结果分析误差影响，最后论证了导航原理的可行性与有效性。在文章的最后，讨论了与导航仪相关的技术基础与工程应用前景。通过上述研究结果，证明该导航方法的可行性。本方法具有定位、定姿精度高，导航误差不随时间累计，导航信息完整，抗干扰能力强等优点，在未来的军用空间及高空飞行器自主导航领域有十分广阔的发展前景。