本发明涉及一种深空探测器测角/差分测速/差分测距组合导航方法。首先根据轨道动力学建立航天器的状态模型，再分别利用测角敏感器获得星光角距量测量，利用X射线脉冲星探测器获得脉冲到达时间量测量，利用光谱仪获得天文多普勒速度量测量，之后根据这些量测量分别建立星光角距量测模型、差分脉冲到达时间量测模型及差分天文多普勒速度量测模型。离散化后使用UKF滤波估计航天器的位置和速度。本发明属于航天器自主导航领域，本发明估计精度高，对航天器自主导航具有重要的实际意义。