基于序列图像的主动式自主导航是采用激光雷达主动成像敏感器感知探测器着陆环境。首先，激光雷达可以直接测量着陆器相对着陆区域的斜距信息，然后将激光雷达测量的数据和着陆器当前位姿估计结合，生成数字高程图。最后，利用相关性方法或模式匹配方法，将获得数字高程图与着陆器存储的参考地形库进行比对，从而得到着陆器的绝对位姿估计。
相较于主动式导航，以光学相机为敏感器的基于序列图像的被动式导航也是深空探测着陆过程中非常有效的一种自主导航手段。由于探测天体的表面分布着大量形状各异的陨石坑、岩石和纹理等天然陆标，利用这些路标图像信息能够获取完备的探测器位置和姿态信息。
2000年美国NEAR小行星探测器首次进行了采用陆标光学图像的导航。2004年美国的“漫游者”火星探测器通过下降图像运动估计系统（DIMES），在着陆过程中通过跟踪3幅序列图像中的相关图像块，实现对探测器水平方向速度的估计。中国的“嫦娥三号”月球着陆器在接近段飞行过程中，首次利用光学相机观测预定着陆区实现月球软着陆粗避障。
X射线脉冲星自主导航。脉冲星是高速旋转的中子星，是一种具有超高密度、超高温度、超强磁场、超强辐射和引力的天体，能够提供高度稳定的周期性脉冲信号，可作为天然的导航信标。X射线脉冲星是高速自转的中子星，具有极其稳定的周期性，被誉为自然界最精准的天文时钟，特别是毫秒级脉冲星的自转周期稳定性高达10-19-10-21，定时稳定性为10～14/年。利用X射线脉冲星导航能够提供10维导航信息，包括3维位置、3维速度、3维姿态和1维时间。将脉冲星作为导航星，在全太阳系可见，不存在任何遮挡问题，并且也没有人为的破坏与干扰，是一种绝佳的导航星。因此，脉冲星能够成为人类在宇宙中航行的“灯塔”，为近地轨道、深空和星际空间飞行的航天器提供自主导航信息服务。
基于脉冲星的自主导航原理是：探测器飞行过程中实时接收空间中不同方向的脉冲星X射线信号，并测量到达光子的时间、强度、流量和相对于探测器的方位，再对比星上保存的脉冲星星图，利用导航算法获取探测器的位置速度和姿态等信息。图2为脉冲星导航原理示意图。
1976年，搭载X射线探测器的Ariel-5天文观测卫星发现了首颗X射线脉冲星，目前发现和编目的脉冲星已经有2000多颗。美国1999年搭载X射线探测器的ARGOS卫星发射升空，用于导航方案的实验验证。2004年初，美国提出了《基于X射线源的自主导航定位验证》（XNAV）的预研计划。2013年，欧盟启动了利用脉冲星信号为进行实时导航和精确授时的项目研究计划。我国在X射线探测上也进行了多方面研究。2016年11月10日，我国在酒泉卫星发射中心用长征十一号运载火箭，成功发射了脉冲星试验卫星。该星主要用于验证脉冲星探测器性能指标和空间环境适应性，积累在轨试验数据，为脉冲星探测体制验证奠定技术基础，这也是世界上首颗脉冲星导航试验卫星（XPNAV-1）。我国后续还计划用5~10年的时间，建立精确的脉冲星导航数据库。
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