随着信息技术的深入发展,大家对于导航定位的精准度、可靠性、高动态等要求越来越多。在室外定位方面人们运用的往往是全球卫星导航定位系统（GNSS,Global Navigation Satellite System）,2020年我国的北斗卫星导航系统将正式建成,为全球提供服务。即便于此,在实际应用中由于卫星导航本身的一些不足导致单一导航系统存在一定局限性。GNSS与捷联惯性导航系统（SINS,Strapdown Inertial Navigation System）组成的组合导航系统,不仅可以输出高精度的定位信息还可以全方位的反映载体动态信息,因此在各个领域受到广泛应用。在民用领域中,随着MEMS技术的发展,MEMS惯性传感器以其成本低、体积小的优点使得组合导航得到广泛应用。针对GNSS与惯性导航系统两者优势互补的特性,本文以应用为背景,开展GNSS/SINS组合导航定位关键技术的研究,设计并实现了基于MEMS惯性传感器的松组合导航系统。首先研究了惯性导航的基本原理,主要包括导航常用坐标系以及相互转换公式,欧拉角、四元数、DCM、等效旋转矢量之间的转换公式,详细推导了基于四元数的捷联惯性导航速度、位置和姿态的更新算法以及机械编排算法。对组合导航系统的基础原理进行研究,推导组合导航数据融合方法。其次对惯性传感器的误差模型进行了分析与研究,惯性器件是惯性导航设备中最重要的器件,它的精度直接决定了惯性导航系统的精度,对MEMS惯性器件降噪算法进行了研究,提出一种新的降噪方法并且使用实测数据验证降噪算法,通过Allan方差分析法验证效果。然后研究了基于扩展卡尔曼滤波的GNSS/SINS松组合导航算法,给出15状态松组合拓展卡尔曼滤波器实现方法,对算法进行了仿真测试。在前面所述的基础上,搭建了松组合导航系统的硬件平台,选用了STM32单片机、UBLOX M8N和ADIS16405作为主要器件的设计方案,对硬件电路设计、传感器协议解析进行研究。为了增强对系统数据的直观性以及实用性,基于C#开发了专用上位机软件进行配套使用。最后对组合导航进行了静态实验和动态跑车实验。将实验结果绘制在地图中并对数据进行了详细分析,验证了松组合导航系统的稳定性以及高精确性,具有一定的实用意义以及工程价值。