地磁辅助惯性组合导航具有完全自主、全天时、全地域、无源性和无辐射等优点，是一种新型的、有着巨大军事潜力的组合导航方式，在航空、航天和航海等领域具有广泛的应用前景。地磁辅助惯性组合导航的应用必须突破地磁场建模、组合导航系统滤波、故障诊断与容错设计等关键技术。针对这些问题，本文对以下内容进行了深入的研究。首先给出了惯性导航系统的力学编排和误差源模型。然后研究了地球地磁场模型，分析了地磁场的场源和地磁场要素，并在此基础上对国际地磁参考场模型做了进一步的分析和仿真，为建立系统的观测模型提供了理论依据。研究了组合导航系统的滤波算法设计。首先给出了惯性导航系统的状态方程，结合位置误差模型和地磁场强度矢量误差模型构建了观测方程，在此基础上建立了组合导航系统的状态空间模型。然后给出了基于扩展卡尔曼滤波、无迹卡尔曼滤波和无迹粒子滤波的三种组合导航滤波方法，并对其进行了分析、仿真和比较。结果表明扩展卡尔曼滤波和无迹卡尔曼滤波算法简单，运算速度快，滤波精度适中，但是由于受到高斯分布条件的约束，适用范围受到限制；而无迹粒子滤波算法的滤波精度高，无过多的约束条件，适用范围广，但运算量大，实时性较差，不适用于对实时性要求较高的场合。研究了组合导航系统的故障检测和容错设计问题，给出了一种基于新息正交性质的无迹粒子滤波算法，最后通过仿真验证了该算法的性能。