石英音叉陀螺和石英振梁加速度计是应用MEMS工艺制作的新型惯性器件，在国外，它们已经广泛应用于汽车安全、战术导弹、智能炸弹等领域。本论文以陕西麟德公司研制的石英音叉陀螺和石英振梁加速度计为主要器件，设计了基于这类器件与GPS的组合导航系统。系统硬件以FPGA为主要芯片，构建了基于SOPC的嵌入式导航计算机，软件以捷联惯性导航算法、EKF滤波算法为主，初步实现了组合导航系统的基本功能，经过测试表明其水平姿态误差为0.1°，并长期工作不发散，航向角在动态跟踪时精度在0.5°以内。论文工作主要包括以下几个方面：(1)构建基于SOPC的嵌入式系统，为导航算法与误差补偿的研究提供硬件实验平台。从音叉陀螺、振梁加速度计、GPS接收机和地磁传感器这4个主要器件的原理、性能入手，对系统进行了整体构成与设计，主要包括在MIMU尺寸结构基础上进行的电路板设计、电气连接、频率测量Verilog模块设计、SOPC内核构建以及底层驱动设计。(2)在硬件实验平台的基础上，分析了惯性器件及其系统的模型和误差。对所采集数据的随机误差进行了数字滤波，并利用Allan分析得到相关随机误差参数；对惯性器件进行标定，再建立MIMU静态误差模型，设计了系统标定实验并进行补偿；对器件非线性误差进行了测试与补偿；最后进行了重复性测试，得到惯性器件的零偏、零偏稳定性和零偏重复性指标。(3)简要介绍了捷联导航、初始对准原理，对捷联算法采用仿真数据进行了仿真实验；结合惯性器件精度详细介绍了忽略哥氏加速度项和地球自转的EKF滤波算法，并用实际采样数据对该算法进行了仿真分析，仿真得到姿态误差为±0.05°，速度误差为±0.2m/s，位置误差最大为-4m。通过仿真分析，对实际嵌入式软件的设计提供了指导。(4)最后对系统进行了静、动态测试，分析了实验结果，同时对系统提出了改进建议。