自主导航是深空探测的关键技术之一,具有减少操作的复杂性,降低任务成本等优势。本论文针对小行星探测器下降段的特点,对基于图像序列的小行星软着陆自主导航方法进行了系统深入的研究。首先,分析基于图像序列导航方法的基本技术要素,并且建立了计算中需要的坐标系关系。考虑导航相机采用透视投影模型时的空间点在像平面上的投影关系,结合极线几何的性质,给出了本质矩阵的定义式。并探讨了导航过程中的关键技术,为后续的研究奠定理论基础。其次,对导航相机获得的图像序列进行特征点的检测与跟踪。在利用中值滤波器对图像序列进行预处理后,给出基于特征的KLT特征点提取与跟踪算法,并且分析了特征点必须满足的条件。仿真结果表明了特征点提取与跟踪结果满足运动参数估计要求。再次,研究基于匹配特征点对的本质矩阵的估计算法,给出了由本质矩阵求取空间探测器的姿态信息和位置信息的方法,并且结合激光测距仪信息,得到探测器的运动比例参数,实现软着陆过程的导航。为了避免特征点选取相对集中,给出一种随机分块选取特征点对的方法。最后,对基于图像序列的小行星着陆导航系统进行设计与数学仿真。仿真结果表明基于图像序列的自主导航系统的有效性和可行性,利用基于图像序列的自主导航系统能够有效地完成对导航相机的轨道和姿态确定任务,本文给出的系统设计是可行的。