自主水下航行器(AUV:Autonomous Underwater Vehicles)是人类探索和开发海洋的重要工具,随着海洋作业任务对AUV的要求越来越高,作为AUV重要组成部分的导航系统的精度也在不断提高。单独的捷联惯性导航系统在长时间的航行过程中,导航误差会不停地积累。通过引入全球定位系统(GPS)和多普勒计程仪(DVL)等辅助设备,能够有效的提高组合导航系统的精度,从而满足AUV长时间、远航程的导航精度要求。本文首先介绍了捷联惯性导航系统的基本原理并搭建了该系统的Simulink仿真平台,大大加快了导航系统的开发流程。在此基础上,研究设计了 AHRS(Attitude and Heading Reference System)/GPS/DVL 组合导航系统,以微惯性导航系统为核心,当AUV在水面以下的时候,使用DVL进行辅助导航,然后通过定时上浮水面引入GPS导航数据对水下导航的积累误差进行校正。研究中分别对AHRS/GPS和AHRS/DVL组合导航系统进行了数学模型的建立,两者均采用了经典的卡尔曼滤波算法,最后通过MATLAB数值仿真对组合导航系统的性能进行了分析比较。为了让仿真结果能更好的应用于实践,本论文同时在组合导航系统的工程应用方面做出了一定的探索。该导航系统是应用于课题组研制的“玄武号”AUV上,包含导航系统的硬件部分和软件部分。其中硬件部分有导航计算机、微惯性航姿参考系统(AHRS)、全球定位系统(GPS)和深度传感器。软件部分是基于u C/OS-II嵌入式实时操作系统,实现了 AHRS的驱动、基于STM32芯片的FATS文件系统的构建等模块,并最终实现了系统的总装集成和水中试验,为以后的水下探测试验搭建了一个可靠的移动观测平台。