微小型水下机器人因其在成本、体积、灵活性等方面的优势,在民用和军用领域均具有广阔的应用前景。微小型水下机器人的导航系统作为其关键技术之一,越来越受到国内外的重视。捷联惯性导航系统由于其在隐蔽性和自主性方面的优势,使得其成为目前水下潜器的主要导航方式。但是,由于其本身误差随着时间增加不断增大,一般采用全球卫星导航系统信息定期对水下潜器位置信息进行校正。捷联惯性导航系统与全球卫星导航系统组成的组成导航方式成为主流的导航方式。针对水下潜器需长时间水下作业且具有较高的隐蔽性要求,提出了一种以接连惯性导航系统为核心,辅助以磁罗盘、深度计、水下潜器运动学模型组成组合导航系统。针对各个组成模块误差方程,设计了一套Kalman滤波算法,并进行了组合导航系统算法验证性试验。捷联惯性导航系统由于器件精度较低导致精度较差,提出了一种通过旋转将惯性器件常值误差调制成一个周期变化信号,通过捷联解算的积分过程将周期性误差消除的方法,以达到降低导航系统误差的目的。进行了静态的基于旋转调制技术的捷联惯性导航系统算法验证试验,试验结果表明,通过旋转调制,捷联惯性导航系统的精度相对于未经过调制可提高四倍。为后续工作提供了一种新的解决思路和实验依据。在文末,针对系统设计中存在的不足,提出了后续研究需要进行的主要方向以及可行的改进办法。