捷联惯导(SINS)与全球卫星导航系统(GNSS)是重要的现代导航技术。对于精确制导武器、小型无人机等领域应用的捷联惯导/GNSS导航系统,具有工作时间和距离短、工作环境易受温度影响、载体机动幅度较大、要求保留纯惯性工作能力等特点。因此,在中短程应用的捷联惯导/GNSS组合导航系统中,惯性器件的误差标定、高动态条件下的捷联惯导解算算法、机载条件下的惯导传递对准算法以及捷联惯导与GNSS的组合导航算法,是影响导航系统性能的关键技术。本文以中短程捷联惯导/GNSS组合导航系统为研究对象,以提高导航系统精度为重点目标进行研究,完成的主要内容包括:(1)研究了微机电(MEMS)惯性器件的误差特性,陀螺仪和加速度计的误差进行了分析,建立了数学模型。针对MEMS陀螺仪误差特性较为复杂,采用常规多项式方法建模不够精确的问题,提出了基于参数内插法的陀螺仪误差补偿方法。设计了全温度、全转速六位置标定测试实验,对加速度计和陀螺仪进行标定测试,并对参数内插法和常规方法对陀螺仪的标定结果进行了分析和对比。结果表明,经过标定可以大幅度降低惯性器件的误差,本文提出的参数内插法的对陀螺仪的补偿效果更好(2)基于等效旋转矢量作为基本数学工具,考虑由于姿态的旋转不可交换性带来的锥运动、摇橹运动等运动效应,设计了捷联惯导解算的高速数值算法,该算法具有流程简洁、更新频率高的优点。对捷联惯导的误差源和误差特性进行了分析,建立了捷联惯导误差的状态空间模型。(3)对影响载捷联惯导制导武器传递对准精度的各种因素,进行了分析和建模。然后在分析了传递对准各种匹配方式的优缺点的基础上,建立了基于速度积分+姿态匹配的Kalman滤波传递对准算法,并设计了数字仿真实验进行了验证。仿真实验表明在存在挠曲变形和振动扰动的环境下,该传递对准算法对滚转角误差的估计精度比传统的速度+姿态匹配法提高了34.3%,对X轴失准角的估计精度提高了30%,对三轴轴加速度计零偏的估计精度分别提高了34.7%、81.3%和75%。(4)分析了GNSS定位原理、误差源、定位方式并总结了各种观测信息、定位方式的优缺点,针对中短程的组合导航系统的应用特点提出了基于载波相位历元—星间差分的定位方式,推导了其观测模型,在此基础上建立了采用捷联惯导/GNSS紧耦合组合导航算法,最后通过半物理实验进行了验证并与传统的伪距定位、伪距率测速组合算法对比。结果表明本文提出的算法水平相对定位误差小于0.5m,高度方向小于1m,优于传统组合方式的定位精度,且无需基站辅助和求解整周模糊度,便于实际应用。