随着我国航天技术的不断发展,我国发射的在轨航天器数目一直在增加,使得航天器同地面的信息传输量急剧上升,地面测控站负荷加重,并且当航天器处于较高轨道或者进行深空探测时,航天器与地面测控设备的通信距离过长,无法依靠地面站进行轨道的解算。为了减少航天器对地面设备的依赖,拥有自主运行能力已成为当代航天器的主要发展方向,其中自主导航技术又是航天器自主运行的前提与核心。为了提高航天器的自主导航能力,本文设计了一套X射线脉冲星导航与传统的星光导航相结合的高自主、高精度、高可靠的自主组合导航系统。航天器在外太空运行过程中受到外界的干扰影响是不确定的,这种不确定的干扰在导航滤波中表现为系统噪声统计特性的随机性和不确定性。传统的卡尔曼滤波中系统噪声的该特性会导致滤波误差增大甚至发散。针对此问题,本文提出了一种新的基于新息协方差匹配的过程噪声缩放算法。不使用人工或经验参数,所提出的自适应机制具有自主调整系统噪声协方差矩阵Q到最佳幅度的能力。仿真结果表明,改进后的滤波算法误差对系统噪声的自适应效果良好,且相比传统EKF算法精度提高了80%,比UKF算法精度提高了25%。X射线脉冲星导航是一种新型的高自主性的天文导航技术,其可靠、稳定、抗干扰能力强,但在轨道机动的时候由于其滤波周期较长,精度损失较为严重,无法单独的作为航天器的导航手段。针对此问题利用传统的星光导航系统观测时间短,能够提供连续的导航信息的优势,以改进的自适应滤波算法和联邦卡尔曼滤波为基础将这两种导航方式相结合,给出组合导航的系统框架。并根据两种导航的滤波估计精度和可靠性的差异动态分配信息因子,提高组合导航的自适应性。仿真结果表明,相比单一的导航系统来说,自适应的组合导航系统滤波精度更高,并且在航天器发生机动时组合导航滤波误差没有发生波动,相比单一的脉冲星导航鲁棒性更好。