高精度的导航定位不仅是水下潜器获取有效信息的必要条件,而且决定了它是否可以安全作业及返回。因此,高精度导航定位是研究水下潜器的关键技术之一。由于水成为一个有效的法拉第笼,所以许多基于电磁传播的导航方法(如GPS等)在水下不易实现。虽然船位推算(DR)和捷联惯性组合系统在短期内具有较高的定位精度,但定位误差会随时间发散。融合GPS、船位推算和捷联惯性组合等信息有利于提高导航定位系统的精度、可靠性和适应性,是水下导航定位的一个发展趋势。论文根据实际需求,设计了利用捷联惯性组合系统作为主系统,多普勒计程仪、GPS、电子罗盘和由螺旋桨转换过来的速率信息构成的DR系统作为辅助子系统的水下组合导航定位系统。结合采用的导航传感器,建立组合导航数学模型。由于标准卡尔曼滤波不能处理非线性模型,而扩展卡尔曼滤波有计算量大等缺点,故采用无迹卡尔曼滤波(UKF)进行处理。并且,在水下组合导航系统中,由于系统本身元器件(如陀螺和加速度计等)的不稳定性以及外部应用环境不确定因素的影响,系统噪声和观测噪声统计特性的准确描述非常困难,同时也不能保证UKF滤波的收敛性和稳定性。因此,本文中提出一种自适应UKF算法,仿真验证了算法的可行性。同时由于联邦卡尔曼滤波具有更好的容错性和设计灵活性,选择联邦卡尔曼滤波作为组合导航的基本融合算法。为使船位推算导航法能客观地反映实际航向情况,从而提高船位推算精度,不仅要发展新的测向仪器和测速仪器,而且要研究推算误差补偿方法。本文在建立船位推算误差模型基础上,对不同误差源分别提出误差补偿方法,最后进行了实验验证。初始对准误差是捷联式惯导系统的主要误差源之一,它直接影响到惯导系统的工作精度。论文推导了静基座对准误差模型,并进行可观测性分析,然后进行试验研究。由于在捷联惯组的实际应用过程当中,无论是机载、舰载、车载等,都会受到周围环境的影响(特别是水中摇摆情况下),因此有必要对动基座对准技术进行研究。如何在较短时间和恶劣的环境下进行高精度的初始对准,对于提高水下组合导航系统机动性有着极其重要的意义。本文对动基座对准技术进行了初步研究。