单兵导航系统是为快速反应部队、消防员、警察等单兵作战人员在已知或未知环境下提供实时、精确、可靠定位信息的导航装置,为单兵作战人员提供重要技术保障,使其能够顺利完成任务。现有的单兵导航系统普遍依靠GPS实现定位功能。然而GPS在室内、地下建筑物内、城市、峡谷等环境中极易发生信号缺失,从而导致其输出的导航定位信息不可靠。另外,在一些特殊应用环境中,为了保证单兵作战人员的自身安全,防止自身暴露,此时单兵导航系统不能使用向外界收发信号的装置,如GPS接收机、无线射频等。因此,研究一种利用自包含传感器实现的单兵自主导航系统十分必要。根据惯性传感器件不易受外界环境因素影响、工作时不依赖于任何外部信号、可以在封闭空间内使用的特点,本文设计了一种基于捷联惯性导航(SINS)解算,利用微惯性测量单元(即MIMU,包含MEMS陀螺、MEMS加速度计、MEMS磁力计)搭建的单兵自主导航定位系统。我们将MIMU固定在单兵的一只鞋内,组成“导航鞋”。考虑到正常人在步行时每一只脚都存在步态静止和运动两种方式,当检测到脚步触地静止时,将MIMU输出的速度误差输入到基于“零速校正(ZUPT)”的“卡尔曼滤波误差校正器”中,对MIMU传感器测量和导航输出进行误差校正。针对零速校正过程中MIMU步态识别不准确的问题,本文提出一种基于Neyman-Pearson(N-P)准则的步态识别方法,准确分析单兵步行时脚步运动特点,将经验阈值分析问题转化为模型化的数学问题,在N-P准则下利用极大似然估计方法解决步态识别问题,实现对“导航鞋”中MIMU在多运动模式下的准确步态识别。基于零速校正的导航系统具有递归性,在使用运动过程中零速校正卡尔曼滤波误差协方差自始至终都在增长,静止状态时基于零速校正的误差补偿算法又使误差协方差急剧下降,导致估计出得行走轨迹被突然的修正和间断滞后。因此,为避免在消除单兵导航系统不对称协方差时产生急剧修正现象,本文提出一种特殊的适用于基于零速校正的单兵导航系统分段RTS平滑算法,以避免在估计系统状态时出现急剧修正。搭建真实单兵导航系统模型进行场地试验,试验结果证明了本文提出的基于MEMS惯性测量技术的单兵导航系统导航解算算法的可行性。