现代的军事及民用领域中,人们对导航定位的稳定性及精度的需求越来越高。以GPS为代表的卫星导航系统和捷联惯性导航系统在性能上具有高度互补性,两者的组合导航系统总体性能要远优于独立系统。目前我国BD-2卫星导航系统已初步建成,工程上也已出现综合利用BD、GPS、GLONASS的GNSS接收机,如何将多星座卫星导航系统与捷联惯性导航系统进行组合,提高导航系统的精度和可靠性,已成为目前研究的热点。本文围绕多星座GNSS/SINS组合导航系统软硬件进行研究与设计,主要完成了以下工作:首先,本文分析了组合导航系统中常用的坐标系及相互转换关系,同时阐述了GNSS和SINS导航基本原理及两者组合导航系统的耦合方式,通过对比并分析现有的导航系统的优缺点确定了多星座GNSS/SINS组合导航系统的总体设计方案,设计了基于FPGA+DSP为核心的GNSS/SINS组合导航系统的硬件方案及基于紧耦合模型和扩展卡尔曼滤波方法的数据融合的软件方案。其次,本文具体设计并搭建了组合导航系统的硬件平台,包括FPGA及DSP主控模块、多星座接收机模块、陀螺仪模块、加速度计模块、加速度计信息采集模块和电源模块。然后,本文基于多星座GNSS/SINS的组合导航模型建立了紧耦合模式下的状态方程和观测方程,采用扩展卡尔曼滤波进行导航系统的数据融合。在此基础上,本文给出了组合导航系统软件的流程框图。最后,在较为复杂的校园环境下对本文的紧耦合组合导航系统进行了实验验证,结果表明,本文的导航系统在有高楼、树木等遮蔽卫星信号不良的情况下具有较高精度,同GNSS单独定位和松耦合相比具有较高稳定性及精度。多星座GNSS/SINS紧耦合组合导航系统实现了组合导航系统的各种功能,具有稳定性好,可靠性高,定位准确的优点,具有重要的应用价值。