导航精度和可靠性是衡量现代导航系统优劣的最重要指标。本文以水下航行器的组合导航系统为研究对象，以捷联惯导系统作为组合导航系统的公共参考系统，多普勒测速仪、GPS导航系统、磁航向仪和深度计为辅助导航设备，对水下航行器组合导航系统的容错方法进行了研究。主要工作和成果包括： 1．基于联邦滤波的水下航行器组合导航系统设计。针对水下导航的特点，设计了基于联邦滤波的水下组合导航系统，通过数字仿真分析了其滤波性能，并与已知是最优滤波的集中滤波的滤波效果进行了比较；在航行器处于水面时，将GPS信号引入组合系统，增加了SINS/GPS子滤波器到联邦滤波中，仿真结果表明，此举能很好地抑制捷联惯导的位置发散，大大地提高了组合导航系统的定位精度。 2．系统级故障检测和诊断方法的研究。对联邦滤波的每个子滤波器设计一个故障检测模块，采用状态χ~2检验法和残差χ~2检验法对子系统进行实时检测，分析了两种检验法对不同故障类型的检测效果和系统的容错性能；研究了量测可能存在野值情况下的故障检测与诊断，通过引入野值剔除法，设计了一种基于固定诊断周期的故障诊断方案，有效地避免了因野值而造成的系统误警。 3．针对系统噪声和量测噪声统计特性不明确的情况，利用反向传播(BP)算法能很好地逼近系统非线性特征和强大的学习能力，设计了基于神经网络的SINS/GPS组合导航系统，仿真结果表明当具备较高精度的训练样本数据和足够的学习时间时，此方法是可行的；同时给出了基于神经网络的组合导航系统信息融合结构。