低成本定位系统在农业、军事、航拍等领域应用十分广泛。但是随着载体类型及应用场景逐渐多样化,早期单一定位系统受限于其自身的局限性已不能很好的满足需求。组合定位系统能够解决这一问题并已成为研究热点。本文总结了GNSS定位系统与AHRS定位系统的发展,分析了部分传统组合定位技术中存在的不足,设计并实现了一种基于航姿参考系统与全球导航卫星系统的组合定位系统。该系统使用运动传感器ICM-42688-P、地磁套件RM3100及定位模块ATGM332D-5N作为片上传感器,具有体积小、低功耗、低成本等优点。本文首先为该组合定位系统设计了一种用于多传感器融合解算位置信息的算法。该算法使用了旋转矩阵、巴特沃斯低通滤波器、半正失公式对传感器信息进行处理,使用了卡尔曼滤波进行多传感器信息融合,使得AHRS与GNSS两个子系统优势互补,满足短时定位与长时定位要求,并且能够克服传统的GPS/MEMS、GPS/里程计等方案的一些缺点。同时该算法能够较为方便地移植到使用了加速度计、陀螺仪、磁力计和GNSS模块的系统中,具有一定的普适性。然后介绍了本文所实现下位机的硬件选型、器件特性、电路设计与样机。随后介绍了针对每个传感器所设计的数据采集任务、姿态解算任务、基于多传感器信息融合算法的位置信息解算任务以及用于上下位机之间通信的数据发送任务。下位机程序使用Free RTOS进行多任务管理与调度,具有较好的稳定性。之后介绍了本文所设计的上位机软件。该上位机基于Qt平台开发,采用模块化设计方式,分为界面显示层与通信底层两大模块。在通信底层模块中,本文引入了e CAL作为进程间通信中间件,提高了通信底层对数据的处理与分发能力。界面显示层与通信底层相互配合,能够实现实时显示下位机输出数据、查询或设置下位机参数等功能。最后介绍了本文为测试系统性能所设计的静态实验与两次动态实验。实验结果验证了算法的可靠性、硬件设计的合理性、系统的稳定性,证明了该系统在室外条件下具有较高的定位精度,在民用领域有较好的应用前景。