自上世纪70年代，组合导航系统就受到人们的关注，经历了航位推算和地图匹配技术的定位组合过渡到以GPS定位为主，各种导航设备为辅的定位组合，尤其是GPS与INS惯性导航系统组合具有很强的互补性，GPS能够消除INS的积累误差，INS能够在GPS信号失锁时提供短时精确的定位，本文对基于GPS/INS的导航定位系统进行了研究。另外，以GPS为主，地图匹配技术为辅的定位组合广泛应用于成品GPS接收机，具有定位精度高的特点，但当GPS接收机被连续高层遮挡或进入隧道，无法接收到四颗以上卫星的信号，不能有效定位，因此可靠性不高，GPS/INS组合导航较好的解决了这个问题。 GPS/INS组合导航系统以数据融合理论作为基础，以卡尔曼滤波作为主要融合方法，对进入组合系统的GPS定位数据与INS定位数据分别进行估计、修正、融合，来解决GPS信号失锁引起的无法定位问题和INS积累误差引起的长时间漂移问题。本文从可靠性和实用性的角度设计出GPS/INS组合导航系统，并根据卡尔曼滤波理论推导出该系统的状态方程、测量方程和递推滤波方程。 本文对GPS/INS组合导航系统进行系统设计，给出系统方框图和系统模块。分散滤波结构简单，联合滤波结构复杂，仿真分析表明后者的定位精度稍稍高于前者，从系统实用性的角度出发，采用分散滤波结构作为该组合导航系统的融合结构。模拟移动台行驶在一条既有连续高层又有隧道的环形路径，GPS与INS单独定位轨迹和滤波融合的轨迹，仿真结果表明该GPS/INS组合导航定位系统能够在此典型的环形路径上始终提供定位服务，由此论证了分散滤波结构的有效性和该系统的可靠性。论文进一步仿真分析了不同的移动速度、隧道长度或连续高层的遮挡距离、GPS和INS定位参数与融合定位精度的定量关系，得出该系统能够提供10m定位精度的三大组最优定位参数，为组合导航系统的实际应用提供了理论依据。