1.根據已有的觀測結果建立參照系。

2.把新觀測到的結果納入已有的體系，豐富、擴大參照系。

3.建立參照系所需的運動學、數學、運算能力，通訊接力能力目前都已具備。

結論：題主的問題對目前人類知識來說，是個工程問題，而不具有理論上的挑戰。

宇宙中有“系統自帶”的導航裝置，脈衝星。

脈衝星是恆星演化，超新星爆炸的遺蹟。想象一下比太陽質量還大的天體，每幾毫秒就自轉一圈，而且還有很強的輻射波束。這看上起完全就是宇宙中的一顆LED燈塔嘛。

脈衝星的自轉軸與磁極軸有一個夾角。自轉的時候，波束掃過航天器，航天器的探測裝置就可以看見。

有了這些穩定的導航信標，我們就可以透過計算訊號的時差來計算我們現在的位置。

2017年6月15日，中國首顆X射線空間天文衛星“慧眼”成功發射。這顆衛星任務之一就是探索利用脈衝星進行航天器自主導航在軌實驗。

如果題主問的具體演算法，需要去翻論文，我這說不清，僅限科普。

還可以簡單的理解，脈衝星就是天上自帶的導航衛星。要不是這些射線不好穿過大氣層，我們在地面也可以用他們導航了。

還有中國的天眼，主要任務也包括髮現脈衝星。

宇宙那麼大，不想去看看嘛？