X射线脉冲星自主导航是一种全新的天文自主导航技术，它适用于各种航天器，包括地球轨道卫星、月球轨道卫星、深空探测飞行器等。本论文介绍了脉冲星信号的检测、脉冲信号的信噪比估计方法以及TOA观测精度的估计，并在此基础上介绍了导航用X射线脉冲星的挑选标准，推导了狭义相对论框架下的多普勒效应改正，用以提高位置解算开始阶段的TOA观测精度。研究了利用X射线脉冲星来对星载钟进行授时的方法，基于脉冲星优异的长期稳定度，可将其作为一种时间标准，采用合适的算法来对星载钟的运行状态进行估计，并加以修正。进行了仿真计算，并对结果进行了分析。讨论了基于X射线脉冲星的定位与导航算法，首先介绍了绝对定位算法，其次介绍了差分改正定位算法，并比较了两种整周模糊度解法。介绍了动态系统常用的状态估计方法--卡尔曼最优估计算法，并针对X射线脉冲星导航的特点和经典卡尔曼滤波的不足之处，进一步讨论了自适应卡尔曼滤波算法，并进行了仿真计算，对两种方法的效果进行了分析比较。最后给出了脉冲星的星历误差对定位精度的影响。