导航精度和可靠性是衡量现代导航系统优劣的性能指标,本课题以实际需求为研究背景,结合国内外导航技术的现状及发展方向,针对水下工作环境的特殊性,对水下潜器组合导航系统进行了设计研究。利用Matlab进行数字仿真,结果表明设计的组合导航系统方案合理,定位精度高。通过车载及江上试验验证了该组合导航系统的可行性和可靠性,精度达到了预先的要求。本文首先介绍了捷联惯导系统(SINS)的基本工作原理,在此基础上建立了捷联惯导系统的误差模型,在模型的建立过程中进行了速度误差、位置误差及姿态角误差方程的推导。定量分析了捷联式惯导系统中各种误差对导航精度的影响。然后,详细论述了单波束、双波束和四波束多普勒计程仪(DVL)的测速原理和测速误差,建立了适用本文的多普勒计程仪的误差模型。在此基础上介绍了离散线性系统的卡尔曼滤波基本理论、扩展卡尔曼滤波基本理论和无迹卡尔曼滤波的基本理论,推导并建立了适用于各种滤波方法下的组合导航系统的数学模型。针对滤波长时间工作,组合导航系统定位精度的降低,提出了在间接法滤波模型下的输出校正方案;在直接法滤波模型下主要是对比EKF和UKF的导航参数精度。对上述两种模型进行了匀速直线运动和匀加速直线运动的Matlab数字仿真。最后,为了验证组合导航系统的精度和可靠性,进行了车载及江上试验。采集试验数据并绘制试验曲线,通过试验来验证组合导航系统模型的合理性,为水下潜器的正常、可靠工作提供了有利的保障。