精确自主导航是实现星际精确着陆的关键技术之一。传统的航迹递推导航方法已经无法满足未来探测任务对着陆精度的要求，为了在遥远的行星表面实现精确着陆，有必要对新型的基于视觉信息的导航方法进行研究。本文针对星际着陆任务的需求，根据探测任务不同飞行阶段的特点，对基于视觉测量信息的导航方法进行了研究。论文的主要内容包括：首先，对利用已知位置特征作为路标的导航方法进行了研究。在星际着陆任务的动力下降段，利用下降图像中提取出来的视觉特征与天体表面地图进行匹配，从而得到导航特征点的位置。建立了探测器的动力学模型，然后给出了特征路标的测量模型，设计滤波器对特征的测量信息和惯性单元测量的数据进行融合，有效地抑制惯性单元的偏置误差和系统测量噪声的影响，并通过数学仿真进一步分析了导航系统各参数对导航精度的影响。其次，研究了基于机会特征的导航方法。随着探测器高度的下降，光学相机获得的下降图像与地图图像之间的地面像元分辨率差别也越来越大，导致无法获得已知位置的导航路标。此时，可以利用下降图像序列之间的共同特征用于导航。根据多个相机位姿之间的约束，建立了一种机会特征测量模型，通过导航滤波算法融合特征点测量信息和惯性测量，得到高精度的探测器状态估计，并通过数学仿真对导航算法进行了验证与分析。最后，对探测器在最终着陆段的相对导航方法进行了研究。根据激光测距仪和光学相机的测量构建观测矢量，利用各观测矢量之间的几何关系，设计了一种简单、易于实现的导航方案，对着陆器的相对位置和姿态进行解算，并进一步研究了各相关参数对导航系统性能的影响。