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本文以全天候多源天文自主导航方法为研究目标,针对当前天文导航在大气层内存在大气干扰以及无法全天候工作的问题,对高效容错星图识别算法、导航星误差模型和观测质量评估方法进行了研究,提出了一种基于射电探测的天文导航方法,同时利用惯导水平基准辅助天文定位,有效修正了组合导航系统的位置精度。主要研究内容如下:针对传统星光天文导航星图识别算法效率不高的问题,本文首先研究了星敏感器高效容错星图识别算法,在传统星敏感器三角形匹配算法的基础上研究利用星对匹配的改进型三角形算法和基于图论的特征图形匹配法。同时研究了导航星几何分布对天文导航精度的影响,以及扰动环境下导航星观测品质的评估方法,可为星光天文导航的选星提供理论支撑。针对传统天文导航在大气层内工作时无法全天候使用的问题,引入了射电天文导航的相关理论,针对任务需求筛选合适的射电信标,并初步设计了射电探测系统,研究了射电信标的信号特性和识别算法,在星光天文导航算法的基础上研究了利用人造射电信标进行天文定姿的算法。为解决星光/射电的自主切换问题,本文利用信息熵理论实现气候条件的定量判别,形成一种星光/射电组合天文导航系统(Integrate Celestial Navigation System,ICNS);然后利用ICNS定姿修正捷联惯导系统(Strapdown Inertial Navigation System,SINS)的数学平台,进而得到SINS的惯性水平姿态基准,通过仿真分析结果可以发现,基于惯性水平姿态基准的SINS/ICNS组合导航方式,定位精度较传统方法可以提高20%以上。本文研究的全天候全文组合算法,充分利用了射电、星光天文导航信息,对于天文导航的全天候、全时段应用有着重要的意义,利用惯性水平姿态基准,可以有效提高惯导的定位精度,惯导与天文导航信息经过两次组合,对信息的利用程度更高,导航效果更好,可为陆基、海基、空基载体提供不依赖卫星的全天候多源天文组合导航服务。