本发明涉及一种基于小行星交会的深空探测器自主天文导航方法。根据圆形限制性轨道动力学模型建立深空探测器的状态模型；利用敏感器获得小行星以及背景恒星的像元像线信息，把所获得的像元像线信息转换为小行星以及背景恒星的角度信息，建立小行星的角度信息量测模型；结合自适应Ｕｎｓｃｅｎｔｅｄ卡尔曼滤波估计深空探测器的位置和速度。本发明具有估计精度高，非常适用于与小行星交会期间的自主导航。本发明属于航天导航技术领域，不仅可以为深空探测器提供高精度导航参数，而且可为其自主导航系统设计提供参考。