本文对制导炮弹SINS／GPS组合系统的空中对准问题进行了研究、设计和仿真。 本文首先研究了SINS系统的力学编排方程和误差方程，分析了陀螺和加速度计的误差源模型，从而建立起SINS系统的误差模型；其次介绍了GPS系统的工作原理，研究了GPS系统的捕获模型；最后采用了一种线性化算法进行位置和速度信息的求解，并建立了GPS系统的误差模型。 本文重点对SINS／GPS组合系统空中对准算法进行了设计。组合系统由SINS、GPS两个系统构成，各子系统的导航信息输出至导航计算机，应用卡尔曼滤波方法估计三个方向的失准角，并对SINS系统的姿态矩阵进行校正。 组合系统采用两种组合方式：一是采用位置、速度组合的松散组合方式，另一种是采用伪距、伪距率组合的深组合方式。其创新性研究是： (1)在算法设计时，文中提出了采用航位推算法提高GPS系统的信号输出频率、进而减小滤波周期，以及在滤波初始阶段修正四元数等方法，有效地提高了对准的速度和精度。 (2)在校正方法上，考虑到卫星信号捕获前SINS系统要单独工作，对准时初始误差较大，采用了反馈校正的方法，以提高SINS误差方程的线性化近似程度，从而提高了系统精度。 (3)在深组合工作方式下，卡尔曼滤波采用了平方根滤波的Potter算法，以避免因舍入误差积累造成滤波器的计算发散，提高了组合系统的稳健性。 最后，对文中所设计的算法进行了仿真研究，内容包括炮弹飞行轨迹仿真、纯SINS系统仿真、GPS系统仿真，以及两种工作方式下的卡尔曼滤波算法仿真。研究结果表明：在初始误差较大、弹体高速旋转的条件下，经过60秒的空中对准，三个姿态角误差可降至10个角秒以下，同时位置和速度误差得到了修正，从而验证了算法的有效性。