自主导航技术作为航天器自主运行的关键技术之一,近年来得到了广泛的重视和发展,自主光学导航方法具有自主性强、实时性好等优点,是目前自主导航技术研究的重点。本学位论文针对导航方案设计、系统可观测性分析、状态滤波估计等问题,开展了基于图像/星光测量的航天器自主导航方法研究。论文主要研究内容介绍如下:首先,完成了基于图像/星光测量的自主光学导航方案设计。考虑航天器环境特性及导航敏感器测量特点,设计了两种图像/星光导航方案,结合光学相机与星敏感器的光学测量原理,推导了航天器相对地球及恒星角度和视线矢量的测量方程。其次,基于可观测性评价指标提出了一种导航星选取方法。采用几何和数值两种方法对导航系统的可观测性进行分析,对设计的两种导航方法的可观测度进行评估,对比分析所提两种导航方案的性能,并以可观测度最优为原则,提出了基于Fisher信息矩阵的导航星选取方法,有效提高了自主导航系统的性能。另外,研究了基于图像/星光测量的自主导航状态估计方法。考虑动力学和观测模型非线性强时变特性,采用扩展Kalman滤波和改进无迹Kalman滤波两种算法对航天器导航滤波器进行设计。最后,分析了系统参数对导航性能的影响。结合数值仿真分析了采样周期和敏感器精度等参数对航天器状态估计精度的影响情况,通过Monte Carlo仿真给出了状态估计误差分布范围,并对比分析了两种导航系统的性能。