目前,微小型无人机由于其尺寸小、成本低、隐蔽性好、机动性强的特点得到了广泛的应用,无人机低成本导航逐渐成为国内外的研究重点。GPS/MIMU组合导航是一种广泛应用的组合导航形式,但由于微小型无人机对导航系统的体积、重量和成本的限制,许多精度表现优秀的组合导航算法对硬件要求高,计算复杂,实时性较差,难以普及到微小型无人机上。本文从工程应用的角度出发,针对微小型无人机的特性,设计并实现了一种低成本、轻重量、高精度的GPS/MIMU组合导航系统,采取简洁有效、实时性高的数据融合算法,并通过无人机机载飞行实验验证了系统的可靠性。本文首先基于设计目标和约束,对系统进行了总体设计。对于GPS系统,研究了GPS系统的定位原理并进行了误差分析,在此基础上实现了GPS定位信息解算。对于MIMU捷联惯导系统,研究了其导航原理与导航坐标系之间的坐标转换,并以此为基础实现了姿态、速度、位置解算。对于组合导航系统,研究了组合模式以及校正方式,对卡尔曼滤波算法进行了自适应改进,采用位置、速度组合方式设计了基于自适应卡尔曼滤波器的组合导航算法。在分析微小型无人机性能需求的基础上,设计并实现了以STM32F103为导航计算机的GPS/MIMU组合导航系统。首先对系统的硬件结构、器件选型、传感器接口和外围电路进行设计,包括GPS接收机、MIMU单元、电源电路等。之后基于硬件平台进行嵌入式开发,以模块化的设计思想划分软件流程,对关键模块进行了详细设计,包括GPS数据包解码、传感器的数据采集、捷联惯导解算程序和信息融合算法等。最后完成了样机调试,进行了仿真实验与无人机飞行搭载实验。实验结果表明,本文设计的微小型无人机GPS/MIMU组合导航系统能够结合两种系统各自的优势,为无人机飞行控制提供高精度,高实时性的导航信息。