现代战争中对于高精度打击武器的需求日益增强,高精度武器扮演的角色日渐重要。导航系统作为高精度打击武器的基石,其为战术战略导弹所能提供的导航信息对于该武器的精度提高起到了关键性的作用。然而,鉴于各种导航系统所存在的缺陷以及复杂的作战环境的考虑,单一的导航制导系统已然远远不能满足中远程弹道导弹的高精度、高可靠性、自主性等需求。设计集中单一系统优点、摒除其缺点的远程弹道导弹的导航系统愈发重要,设计包含组合导航的工作方式以及与之配合的滤波算法,这将是现在以及未来很长一段时间内的发展方向。论文介绍了以弹道导弹为背景,捷联惯导系统、天文导航系统、合成孔径雷达系统的基础工作原理以及UKF非线性滤波算法。分析了各系统基本工作原理以及其误差,建立基于四元数的捷联惯导/星敏感器的估计模型和捷联惯导/合成孔径雷达的估计模型。在最优滤波理论框架下,对扩展卡尔曼滤波运用到不同组合导航系统进行理论分析比较,为进一步优化组合方式以及滤波算法提供依据。针对弹道导弹在飞行过程中,不同阶段受力情况以及所处环境不同致使其飞行过程复杂多变,设计了三段式弹道导弹飞行轨迹。根据其受力情况不同,将轨迹分为主动段、自由飞行段、再入段三部分:主动段时发动机处于工作状态且工作时间较短,采用纯捷联惯导制导即可,误差不会发散太大;自由飞行段工作于大气层外,受外界干扰较小,采用SINS/CNS组合导航系统对该段进行制导,得到精度较高的姿态角信息;再入段再次进入大气层中,弹体受力复杂且速度较大,因需要锁定目标并对其进行打击,所以而选择SINS/SAR配合雷达高度表组合导航对导弹进行制导,最终得到精度较高的位置信息。针对组合导航过程的非线性以及弹载SAR的量测特性缺陷,提出一种改进的UKF非线性滤波算法。该滤波算法克服了弹载SAR量测过程中非等间隔特性以及其量测滞后的特性,使弹载SAR的量测信息可以在正确的时间对捷联惯导系统信息进行校正,保证弹载SAR有量测信息输出和无量测信息输出的两种情况下可以被正确识别,并加以处理,对误差减小以及精度提高有很大作用。鉴于SINS/CNS无量测滞后以及非等间隔等特性,该组合导航系统采用传统UKF滤波算法亦能得到预期的结果。