惯性导航系统（INS）作为一种自主式导航系统,凭借其自主性强、隐蔽性好、工作环境广等优点,在航空航天、军事武器和民用领域都有着广泛的应用。各个领域日益复杂的需求使得惯性导航系统必须朝着微型化、低能耗、高可靠性的方向发展,微机电系统（MEMS）和冗余技术为此提供了强大动力。本文围绕基于冗余MEMS陀螺仪的惯性导航系统,开展了一系列的研究工作,主要的研究内容包括:首先,讨论MEMS陀螺仪的冗余配置方案。介绍了多传感器冗余配置方案所遵循的基本原则,评估了多传感器冗余配置方案的可靠性能和导航性能,通过引入系统平均可靠性的选择指标函数,最终确定了本文所采用的六陀螺仪正十二面体的冗余配置方案。其次,分析冗余MEMS陀螺仪的误差。介绍了冗余配置下MEMS陀螺仪的确定性误差和随机漂移误差。对于确定性误差,建立了其误差模型,并针对本文所采用的冗余配置方案介绍了六位置转台标定法。对于随机漂移误差,借用了Allan方差分析法对其五大典型误差源进行分析和辨识。接着,研究冗余MEMS陀螺仪随机漂移误差补偿技术。介绍了时间序列建模基本原理和流程,建立了 MEMS陀螺仪随机漂移误差信号的时间序列模型。在已建立的模型基础上采用传统卡尔曼滤波和自适应卡尔曼滤波对随机漂移进行滤波补偿。针对时间序列模型存在的问题,引入Singer模型的建模思想并建立基于Singer模型的随机漂移误差模型,且采用自适应卡尔曼滤波进行滤波补偿。最后,研究冗余惯性导航系统故障诊断技术。介绍了冗余惯性导航系统中常用的直接比较法和广义似然比故障诊断法。针对本文所讨论的冗余配置方案,采用广义似然比故障诊断法进行了仿真试验,试验结果验证了广义似然比故障诊断法的有效性。在故障诊断的基础上,介绍了冗余惯性导航系统的重构方案。