捷联式惯性导航系统因其采用数学平台计算导航坐标系而得名,它的惯性测量元件直接固连在运载体上,相对工作环境恶劣。因此深入研究高精度高性能的姿态解算算法和速度位置解算算法,是保证运载体具有高导航精度的关键。本文从理论推导与软硬件设计两个方面进行了捷联式惯性导航系统的研究。本文针对倾转四旋翼飞行器的导航问题,提出了以捷联式惯性导航系统为核心的总体设计方案,在具体实现上选择四元数法为核心计算方法。在此基础上,提出了一种应用在嵌入式平台上的改进的姿态解算算法和运载体速度与位置解算算法,并在以ADuC7026微处理器为核心的运算平台上编写了该算法的解算程序。基于ADuC7026处理器和MPU6050传感器,设计了一个捷联式惯性导航系统的硬件电路。其中包括传感器电路、微处理器电路和输出显示电路三个电路模块。同时对电源电路和通讯接口电路等进行了设计,并以此为基础搭建了一个捷联惯导平台用于实验测试。在捷联式惯性导航系统软件设计方面,提出了一种捷联式惯性导航系统的软件结构。主程序采用两层嵌套循环,内循环用于运算处理数据,外循环用于输出显示结果。此外,设计了传感器滤波函数、四元数计算函数和位置解算函数等程序。为了验证本文研究设计的捷联式惯性导航系统的有效性,首先运用MATLAB软件对改进后的算法进行了仿真验证。其次,使用搭建的捷联式惯性导航平台进行了静止状态和动态测试实验,验证了方案的有效性。