惯性导航、卫星导航与天文导航这三种具有代表性的导航方式各有优缺点,充分发挥它们各自的优势,互相取长补短,组成组合导航系统是实现精确制导的重要发展方向,也是组合导航研究的典型对象。为进一步提高组合导航系统的可靠性和精度,本文对组合导航系统的故障检测与诊断算法进行了研究。针对上述问题,本文详细介绍了组合导航系统总体方案的设计,包括组合导航系统的四种工作模式、状态估计方法和组合导航系统的容错解决方案。在组合导航故障检测算法方面,主要讨论了目前较为成熟的几种滤波算法,包括集中式卡尔曼滤波、联邦卡尔曼滤波、自适应卡尔曼滤波和交互式多模型算法,其中交互式多模型算法的精度稍高于其它几种卡尔曼滤波算法,对于飞行器等重要运载体来说,导航系统的可靠性比精度更为重要。为进一步验证交互式多模型算法在组合导航系统故障检测与诊断中的优越性,本文以GPS/INS组合导航系统为例,建立了组合导航系统的数学模型和故障模型,在MATLAB仿真平台下将交互式多模型算法与传统卡尔曼滤波算法进行了对比,结果表明在组合导航系统的传感器或执行器发生故障时,交互式多模型算法的精度比传统卡尔曼滤波算法更高。