近年来，非开挖水平定向钻进技术被广泛应用于通信线缆、电力电缆、自来水管道、天然气管道等地下管线的铺设、修复和更换。该施工技术有效的避免了传统的开挖施工技术效率低、对地面交通影响大、环境污染严重等缺点。导向定位技术是非开挖水平定向钻进的关键技术之一。目前国内导向定位技术和装备市场完全被国外产品垄断，其价格昂贵，导致定向钻进技术不能得到广泛的应用。本文对水平定向钻进导向定位技术进行了研究，具体的研究内容如下：首先，根据物体空间姿态的测量方法，研究了基于地球重力场和地磁场进行地下钻具姿态测量的方法，通过建立基于重力场的地理坐标系和基于钻具的钻具坐标系，给出了钻具倾斜角、方位角和工具面向角的测量模型和计算公式，并研究了利用姿态数据实现钻进轨迹计算的方法。然后，设计了基于STM32和最新的MEMS传感器的钻具导向定位测量电路系统，研究了MEMS传感器的内部结构以及加速度计和磁强计的测量原理，为了保证电路系统中的元器件工作于正常的温度环境中，在测量钻具姿态的同时实现了对钻具内部温度的监测。为了使地面司钻人员更直观的掌握钻具信息，本文利用VC++6.0开发了基于PC机的钻具姿态数据和钻进轨迹显示界面。通过三轴实验平台和设计的测量电路进行钻具姿态的测量实验，对测量结果进行数据分析，并利用LCD和PC机进行钻具姿态数据显示。针对目前水平定向钻进在地磁异常区域施工中存在的问题，提出了在地磁异常区域施工时方位角的测量方法。最后，测量系统需将测量结果上传至地面监视器进行轨迹计算和显示。本文研究了地下测量系统和地面监视器的数据传输技术，设计了基于低压电力线载波技术的数据传输方案实现钻具姿态信息的传输，并进行了仿真实验。在施工过程中，司钻人员根据地下测量系统上传的测量数据实时掌握钻头状态信息并对钻具的钻进进行及时调整。