作为舰船等水面运载体的核心导航设备,基于激光陀螺的高精度GNSS/INS组合导航系统可充分发挥惯导系统（Inertial Navigation System,INS）和全球卫星导航系统各自的优势,实现高精度、高可靠性、高采样率和长航时位置、速度和姿态测量。随着舰船搭载武器装备种类的不断增多、性能的不断提升,对GNSS/INS组合导航系统的测量精度提出了更高的要求。论文以海上高精度导航测绘为需求牵引,将精密单点定位（Precise Point Positioning,PPP）与高精度激光陀螺捷联惯导组合导航,深入分析了重力扰动的影响机理,旨在实现系统测量精度的进一步提高。论文的具体内容如下:（1）PPP/INS组合导航理论建模与测量精度分析。针对远海船载作业环境基站架设,差分定位方式使用受限,论文提出利用PPP技术与高精度惯导组合。首先,对PPP技术中观测量误差精密改正、滤波模型构建等进行了阐述。而后,分别介绍了PPP/INS松组合和紧组合工作原理,构建了n系下组合导航滤波模型。最后,开展了静态半实物仿真和海上实船实验。仿真和实验结果表明,相比于SPP,将PPP方式与高精度惯导组合,可显著提高系统位置测量精度,略微提高姿态测量精度。当卫星观测条件良好、且使用同一GNSS定位方式时,由于观测信息同源,GNSS/INS松组合和紧组合测量精度相当。（2）提出了将PPP方式用于船载GNSS/INS组合垂线偏差测量。阐述了课题组提出的垂线偏差测量“姿态观测法”的基本原理,将PPP方式与高精度惯导组合,用于系统高精度姿态求解。设计了相应仿真实验,以水平姿态对垂线偏差的跟踪误差为评价指标,验证了PPP相比于SPP方式在垂线偏差测量上的优势。最后,结合海上实测数据,进行了PPP/INS组合导航垂线偏差测量研究,并开展了精度验证。精度验证结果表明,相比于SPP,PPP方式可提高垂线偏差测量精度。（3）GNSS/INS组合导航系统误差分析与建模。简要介绍了激光陀螺捷联惯导工作原理,阐述了各误差源产生机理及数学模型。在此基础上,开展了惯导系统级标定研究,仿真和内场实验结果表明,惯性器件误差参数可被精确标定,揭示了重力扰动将成为制约GNSS/INS组合导航系统精度提升的关键因素。（4）常规GNSS/INS组合导航误差建模时重力异常对系统位置估计的影响分析及其模型优化。对于松组合,从惯导误差传播方程和Kalman滤波出发,定性分析了重力异常对组合系统位置估计的影响。设计了相应仿真,仿真结果表明,在常规组合导航误差建模方式下,航迹上剧烈变化的重力异常可导致高精度组合导航系统高度估计误差。针对上述问题,提出了重力异常补偿、重力异常建模以及迭代Q参数调整等方法对常规松组合误差模型进行优化,并通过仿真和海上实船实验验证了各模型优化方法的有效性。对于紧组合,推导了常规GNSS/INS紧组合误差建模方式下系统位置校正量的解析表达式,并进行了定性分析。设计了相应静态半实物仿真实验,证明了在常规紧组合误差建模方式下,航迹上剧烈变化的重力异常可导致高精度GNSS/INS紧组合水平位置和高度估计误差。采用重力异常补偿、重力异常建模以及迭代Q参数调整等方式优化了常规紧组合模型,通过海上实船实验验证了各紧组合模型优化方法的有效性。（5）深入分析了垂线偏差对高精度GNSS/INS组合导航姿态估计的影响。论文从惯导速度误差传播方程出发,推导了垂线偏差导致的系统水平姿态估计误差的解析表达式。进一步,结合惯导姿态误差传播方程和Kalman滤波基本理论,得到了垂线偏差导致的航向估计误差的解析表达式。设计了相应仿真实验,证明了垂线偏差对GNSS/INS组合导航姿态估计的影响。开展了海上实船验证实验,对上述结论进行了进一步验证。（6）深入分析了大俯仰机动下重力异常对高精度GNSS/INS组合导航姿态估计的影响。在垂线偏差分析的基础上,分别推导了惯导绕X轴和绕Y轴俯仰机动时重力异常导致的系统姿态估计误差解析表达式。设计了相应仿真实验,验证了大俯仰机动下重力对系统姿态估计的影响。开展了内场静态实验,实验结果进一步证明了重力异常可导致GNSS/INS组合导航系统估计误差。