脉冲星是一种快速旋转的磁化中子星,其辐射信号具有极其稳定的周期性,被誉为自然界最稳定的天然时钟。根据这一特点,X射线脉冲星能够为近地轨道、深空探测和星际飞行的航天器提供全天时、全天候、高精度的导航参数信息,满足航天器在深空探测和星际飞行中的高精度自主导航和控制需求。因此,X射线脉冲星导航在自主导航方面具有广泛的工程应用价值,日益成为国内外研究的热点领域。在X射线脉冲星导航系统(X-ray Pulsar-based Navigation, XPNAV)中,脉冲光子到达时间差(Time Difference of Arrival, TDOA)测量是关键技术之一,其测量精度决定了航天器测速、定位和定时的精度。TDOA的测量精度主要取决于脉冲星测量脉冲轮廓与标准脉冲轮廓之间的时间延迟测量精度。因此,本文针对脉冲星时间延迟测量,研究了一种快速最大似然估计(Fast Maximum Likelihood, FML)时间延迟测量方法,该方法通过历元折叠提取脉冲星脉冲轮廓,再建立似然函数,最后通过求最大似然函数得到x射线脉冲星脉冲轮廓时间延迟量。本文通过缩小标准脉冲轮廓相位间隔对快速最大似然估计进行改进,改进后的方法使标准脉冲轮廓包含更多的相位信息,进一步提高脉冲星时间延迟量的测量精度。基于美国罗希X射线时变探测器(RXTE)观测到的脉冲星实测数据,从观测时间、相位间隔、Shapiro延迟项、Doppler效应和运算量等方面,对FML算法进行了仿真实验,并与频域Taylor FFT算法进行比较。实验结果表明,FML时间延迟量算法的测量精度明显高于Taylor FFT算法；当去掉Shapiro延迟项修正时,FML算法依旧可以保持较高的测量精度；FML算法受Doppler效应的影响较小；在运算量方面,FML算法的运算耗时明显比Taylor FFT算法少。改进后的FML算法比改进前的FML算法的时间延迟测量精度更高,运算耗时也增多,但相对测量精度的提高幅度,该计算量的增大部分可以接受。