星间链路是提升卫星导航系统服务性能的有效手段,世界各主要卫星导航系统都已经或者计划装备星间链路。窄波束时分体制的星间链路具有测距精度高,通信速率快,抗干扰能力强,功耗低等诸多优势,已经成为卫星导航系统星间链路的发展趋势。利用星间链路能够提升卫星导航系统服务性能,降低导航系统对地面段的依赖,实现不依赖地面段的自主导航以及实现自主完好性监测。而一旦星间测量中出现异常,上述功能必将受到影响,严重时甚至会直接导致北斗三号卫星导航系统的全球导航定位授时服务中断。因此星间测量数据的有效性需要得到保证。而由于空间环境,卫星可靠性,卫星间相对位置等因素的影响,星间测量不可避免会出现异常。因此在应用星间测量数据前,对数据质量进行评估是必要的。而在自主导航条件下,卫星与地面段脱离联系,导航卫星只能在轨自主完成星间测量数据评估。本文正是在这一背景下,研究在自主导航条件下,导航星座如何依靠星上资源在轨对星间测量进行标定的理论和方法。围绕这一基本问题,论文研究了以下四个关键技术问题:1、针对时分体制窄波束星间链路时隙规划问题,提出了一种基于分组复用和分步优化的星间链路时隙规划方法。该方法根据星间链路体制和星地星间可见性,通过分组复用和分步优化,对星间时隙连接关系进行优化排布,规划结果表明,在时隙占用率低于50%的情况下,可以满足北斗三号卫星导航系统星间链路的性能需求。2、针对星间测量在轨标定基准生成问题,提出了一种基于星历误差缓变特性的标定基准生成方法。该方法利用星历误差缓变特性,为后续星间测量提供标定基准。在此基础上,从几何构型、链路数量和测距精度三个方面对基准精度进行分析。分析结果表明,与直接利用广播星历得到的标定基准相比,精度提高了一个数量级,能够满足星间测量在轨标定的精度需求。3、针对星间测量标定误差序列中的异常检测问题,提出了一种基于综合时频分析的异常检测方法。该方法根据标定误差序列的统计特征和频谱特性构建异常检测基准,再根据异常来源与特性对星间测量异常分类,获取异常特征。测试结果表明,虚警概率为0.0474%,对不同异常的综合检测成功率超过96%。4、针对星间测量标定误差序列中的异常定位问题,提出了一种基于多维小波特征分析的异常定位方法。该方法综合利用尺度谱阵、时间-能量谱、重构序列等特征对异常进行定位。给出了星间测量在轨标定的流程与策略,测试结果表明,对不同异常的综合定位成功率超过98%,异常定位准确率超过94%。上述研究成果都经过了理论推导和仿真分析,证明了其正确性和有效性。对于我国卫星导航系统的星间链路建设具有重要的参考意义。