无人飞行器凭借造价低、体积小、生存力强等优点,现已广泛应用于军事和民用领域中。导航系统作为无人飞行器的重要组成部分,其性能的好坏将对飞行结果产生直接影响。导航系统种类繁多并且原理多样,但单独采用都存在不可避免的缺陷。本文以此为研究背景,采用SINS/GPS组合导航方式,设计了一套嵌入式组合导航硬件系统,进行了组合导航的算法研究,完成了软件的应用开发与实验测试。首先,本文完成了嵌入式硬件系统的设计。分析组合导航的功能需求,确定了基于ARM架构的嵌入式硬件系统方案。完成传感器元件的选型和工作电路设计,设计了以STM32F303CCT6为核心的组合导航硬件系统。然后,完成了组合导航算法的研究与改进工作。考虑到陀螺漂移带来姿态更新误差,引入加速度和磁场两类数据进行融合,设计了基于四元数的EKF姿态估计算法。根据SINS的误差传递方程,分别建立了松耦合导航系统的状态和量测方程。其次,完成了组合导航的嵌入式软件开发。利用嵌入式系统的定时和中断机制,设计周期任务和非周期任务的实现方案,以硬件底层驱动为基础,建立传感器数据采集与处理任务。设计时钟同步方案,解决GPS和SINS数据观测时间不同步的问题。最后,对组合导航系统进行了测试。在静、动态测试环境下实现了组合导航系统的功能。