捷联惯性导航系统(SINS)是一种自主式导航系统,具有抗干扰能力强、隐蔽性好等优点。但是SINS最大缺点是精度随着时间的增长而下降,不适宜长时间的独自运行。GPS系统可为全球用户提供全天候的、连续的的和实时的导航和授时等服务,具有较高定位精度。但是GPS系统存在动态响应能力差,易受电子干扰,信号易被遮挡且完善性较差的缺点。所以组合导航系统不仅具有两个独立系统各自的主要优点,而且随着组合水平的加深和它们之间的信息互相传递,组合导航系统所体现的总体性远优于任一独立系统。论文围绕低成本制导炮弹为研究背景,以SINS与GPS系统组成的组合导航系统为研究对象,着重解决组合导航系统非线性滤波中的应用问题。本文研究了SINS和GPS系统的工作原理,在此基础上,对SINS的姿态、速度及位置的更新方程和误差方程进行推导,并研究了GPS系统的定位原理和定位误差。根据组合导航系统的组合结构及设计模式,建立了适用于短时飞行载体的组合导航系统松耦合与紧耦合组合数学模型。针对线性卡尔曼滤波在组合导航系统状态估计的局限性,研究适用非线性系统的扩展卡尔曼滤波和粒子滤波两种算法,并对两种算法进行数值仿真。针对SINS与GPS系统数据不同步问题,提出了信息融合时间同步方法。根据实验室自主开发的导航样机,应用所提出的算法开展多次车载试验研究,验证组合导航系统中滤波方法的可行性。