惯性导航系统(INS)是一种自主式导航系统,可以连续提供多种导航信息,短时间内运行的精度较高,然而其定位误差随时间积累,长时间精度较差。全球定位系统(GPS)长期误差特性较好,但是短期误差精度不好。因此以GPS/INS为组合方式的组合导航系统能够取长补短,是一种理想的导航系统。论文以某专项基础研究项目为背景,以GPS/INS组合导航系统为研究对象,着重解决系统设计中的应用问题。本文简要介绍了组合导航中用到的坐标系,坐标系之间的关系,研究了GPS和INS的导航定位基本原理,在此基础上,分析定位误差来源,推导了组合导航系统的误差模型。对卡尔曼滤波进行深入研究,分析系统噪声和量测噪声对滤波的影响,以新息为基础,对滤波发散做出判决,并对量测噪声修正,提出一种噪声修正自适应卡尔曼滤波算法,仿真结果表明新算法较常规卡尔曼滤波有较强的机动性,有效抑制滤波发散,滤波精度明显提高。研究了GPS/INS组合导航系统,确定了组合模式,建立以伪距、伪距率为观测量的紧组合导航模型,仿真结果表明组合导航系统的位置和速度精度有明显提高。在紧组合导航模型基础上,提出增加姿态角观测量,建立姿态角误差量测模型,仿真结果表明新模型可以明显提高导航的姿态角精度。利用所设计的组合导航系统进行了跑车实验,验证了组合导航模型和滤波算法的有效性。