发展自主导航技术是应对日益复杂空间任务的迫切需求，也是提高航天器生存能力、降低运营费用的关键所在。X射线脉冲星导航是一种具有广阔应用前景的航天器自主导航方法。为了提升其导航系统的性能和应用范围，本文主要从脉冲星信号处理和导航方法两个角度展开研究。主要研究内容及其成果如下：　　1、研究了近地航天器导航任务中的X射线脉冲星导航应用策略。首先，通过考虑太阳系天体、航天器本体的影响，研究了X射线脉冲星的可用性。其次，基于脉冲星可用性分析，研究了X射线敏感器配置方案（安装位置和安装个数）。再次，通过分析X射线敏感器的指标需求，对探测器有效面积和时间分辨率的设计提出指标的确定方法。最后，为应对近地空间动力学环境和脉冲星导航观测模型复杂的问题，研究了星载导航模型的简化方法。　　2、研究了X射线脉冲星信号处理方法。首先，研究了脉冲轮廓构建关键技术，建立了广义时域脉冲星信号周期搜索方法，并分析了影响脉冲星信号周期搜索的因素。为了提高恢复轮廓的信噪比，提出了基于最佳Bin数选择的轮廓恢复方法和基于核回归的轮廓降噪方法。然后，为了解决航天器轨道运动对脉冲星信号处理的影响，提出了基于轨道动力学辅助的脉冲星信号处理方法。　　3、研究了脉冲星计时噪声对导航系统定位精度的影响，并提出相应的补偿方法。为了降低计时噪声对脉冲星导航系统定位精度的影响，从精化计时模型参数、提升计时模型的预报能力和改进滤波算法三个方面开展了研究，分别提出了基于稳健估计的脉冲星计时参数拟合方法，基于时序模型的脉冲星计时噪声预报方法，基于历元差分的自适应滤波。　　4、研究了脉冲星时间转换模型误差源的传播机理，并提出了误差源综合补偿方法。根据主要误差源（地球星历误差、脉冲星角位置误差、脉冲星距离误差、星载原子钟钟差）为缓变的特点，提出了扩展状态法和历元差分法的系统误差综合补偿方法。　　5、研究了以脉冲星为主的多测量信息融合导航框架。提出了X射线脉冲星/传统天体测量信息组合导航框架。分析最佳的信息融合方式，并分别以近地高轨航天器和深空探测器的自主导航任务，剖析组合导航系统的性能。针对深空小推力探测器的自主导航任务，提出了X射线脉冲星/惯性/星光的组合导航方式。　　论文的研究工作及其成果为X射线脉冲星导航的发展提供了一些理论参考，能够为X射线脉冲星导航的空间搭载试验提供技术支持。