出于对隐蔽性及战场生存能力的考虑,飞行器的自主导航能力已成为新世纪备受关注的导航技术之一。因此,本文以组合导航方法为基础,重点研究了基于地磁及偏振光的自主导航算法,给出了一种可实现自主导航且能够显著缩短或省去初始对准过程的组合导航方案。论文的主要研究内容包括:　　为克服现有的地磁场建模方法刻画局部地磁场时精度较低的问题,对局部地磁场建模方法进行了研究,提出了一种具有线性趋势补偿项的改进矩谐分析模型,并利用该矩谐分析模型对局部地磁场总强度进行了建模。鉴于该地磁总强度模型的强非线性及模型中未知参数的多极值性问题,利用多种群遗传算法对模型中未知参数进行了求取,绘制了局部地磁总强度基准图,为后续的地磁导航算法研究提供了基础。　　为克服地磁导航中存在的强非线性/非高斯状态估计问题,将无轨迹粒子滤波(unscented particle filter, UPF)算法引入到地磁导航中,设计了基于UPF的地磁自主导航算法。并在此基础上，提出了一种可为载体连续提供位置、速度、姿态等运动学信息的基于UPF及Kalman混合滤波(unscented particle and Kalman hybrid filter, UPKHF)的地磁自主导航算法。理论分析及仿真研究表明,该地磁自主导航算法不仅可以完成大初始位置误差下的导航任务,而且当载体短时飞越地磁特征变化较为平缓的区域时,仍可保持较高的导航定位精度。　　为提高偏振光传感器的精度,对偏振光角量测模型的误差特性进行了分析,给出了偏振光传感器系统误差源标定及系统误差补偿方法,并应用该方法对实际的偏振光传感器样机进行了误差补偿,提高了传感器精度。然后利用该偏振光传感器对天空中的偏振模式进行了室外观测,验证了偏振光导航原理的正确性。　　为了消除了以往直接利用偏振光进行辅助导航定向时存在的180°模糊性问题,提出了一种以太阳方向矢量为基准的偏振光辅助定姿方法,推导了可用于大姿态误差条件下的非线性偏振光姿态误差观测方程。为克服静止及匀速直线运动时,仅利用偏振光辅助定姿导致载体姿态误差不完全可观测现象,推导了基于重力的姿态误差观测方程,提出了一种利用偏振光及重力联合辅助定姿的方法。仿真及分析表明,基于偏振光及重力的辅助定姿方法具有对位置误差不敏感的特性,且该辅助定姿方法的引入将使得组合导航系统具有精度更高、更稳定的姿态修正效果,并可以完成大初始姿态误差时的导航任务。　　为尽量缩短或省去初始对准过程,本文在地磁自主导航和偏振光及重力联合辅助定姿的基础上，提出了一种基于UPF及UKF混合滤波(unscented particle and unscented Kalman hybrid filter, UPUKHF)的偏振光/重力/地磁/SINS自主组合导航方法。理论分析及仿真结果表明,该组合导航方法不仅能够完成大初始位置及姿态误差下的自主导航任务,且当载体短时飞越地磁特征变化平缓的区域及偏振光量测数据具有量测野值等情况时,仍可以保持较高的导航精度。