全球卫星导航系统(GNSS)可以提供长期的高精度导航定位信息,但是受外部环境干扰,会使得定位误差增大,甚至会丢失卫星信号无法进行定位。而捷联惯性导航系统(SINS)不受外部环境干扰,短期内精度高,但是定位误差会随时间传播累积增大,无法长期单独工作。GNSS/SINS组合导航系统既能利用GNSS克服SINS误差累积的问题,又能利用SINS弥补短期内GNSS信号失效的缺点,并且该组合具有低成本、小型化、动态性能好等特点,因此,在军事和民用领域都有很好的应用。本文依托中国科学院STS项目的研究需求,开展了有关MEMS-IMU组合导航系统的研究。本文首先介绍了捷联惯性导航系统与卫星导航系统的基本工作原理。然后,对MEMS陀螺仪的随机误差补偿方法进行研究,针对MEMS陀螺仪数据会随时间漂移的问题,分析MEMS陀螺仪的随机误差项,建立随机误差的模型,提出了一种改进的解耦自适应卡尔曼滤波算法,对MEMS陀螺仪数据进行降噪处理。通过对采集的MEMS陀螺仪实测数据进行处理与分析,表明所提出的改进算法可以更好地降低MEMS陀螺仪随机噪声。其次,针对捷联对惯性导航系统长时间单独工作定位结果容易发散的问题,利用捷联惯性导航的系统误差方程,建立系统的状态方程,采用基于间接法的开环式结构卡尔曼滤波算法,进行定位信息融合。在MATLAB中,模拟载体运动轨迹,仿真验证捷联惯性导航系统的导航定位特性。选取不同的初始位置误差,实验结果显示组合导航信息融合算法可以稳定、有效地提高导航性能。此外,通过模拟卫星信号间歇性失效的情形,证明组合导航系统算法具有良好的可行性。最后,针对铁路位置网的定位需求,本文实现了基于铁路位置信息管理系统框架下的机车车辆位置服务,并对系统定位功能进行了实际测试。实验结果证明系统的定位效果良好,轨迹跟踪可靠,实现了实时返回机车车辆的位置信息。该系统可以为铁路信息管理提供可靠的位置信息服务。