捷联惯性导航系统(SINS,Strapdown Inertial Navigation System)和全球定位系统(GPS,Global Positioning System)所组合的组合导航系统综合了捷联惯导系统的高可靠性和全球定位系统高精度的优点,具有成本低廉、导航精度高、可靠性好的特点,是一种理想的组合方式。SINS/GPS组合导航系统通常具有两种组合方式,即松散组合和紧密组合。其中,紧密组合采用GPS的原始测量信息,无量测输入相关性,比松散组合具有更高的导航精度。本文对紧密组合的组合导航系统中的滤波方法进行了深入研究,并设计了模拟仿真系统以检验滤波效果。本文首先介绍了组合导航的发展现状,继而介绍了捷联惯导系统和GPS的基本原理,建立了捷联惯导及GPS的误差模型,并阐述了卡尔曼滤波在SINS/GPS组合导航系统中的应用。其次,研究了SINS/GPS组合导航系统的组合方式。着重阐述了紧密组合的组合导航系统的原理和特点,并继而针对各种卡尔曼滤波的不同特点建立了组合导航的状态方程和量测方程。最后,设计了基于紧密组合的SINS/GPS组合导航半物理仿真系统。利用数学方法模拟出载体轨迹,并仿真模拟陀螺仪和加速度计的输出结果,和实测的GPS数据组合,在此基础上设计了针对组合导航的卡尔曼滤波器、自适应滤波器和UKF滤波器,进行实验研究。实验结果表明UKF比另外两种滤波方法更为适合紧密组合的组合导航系统,使组合导航系统精度更高,整体性能更优。