根据现代航行体对导航系统的精度、可靠性、智能化和可视化的要求，本学位论文主要研究导航系统的关键技术：数据融合理论及其在组合导航系统中的应用，组合导航系统滤波器的设计和实现，故障检测与隔离的理论及算法，并把基于理论知识的方法应用于组合导航系统中。本文以SINS／GPS／BD／TAN组合导航系统为对象，重点研究了联邦滤波的数据融合技术，为SINS／GPS／BD／TAN组合导航系统实现高精度导航提供了有效的途径。 论文首先介绍了联邦卡尔曼滤波理论，分析比较了不同结构的联邦滤波器的特点和容错性能。综合考虑精度与容错性，无反馈结构是最为理想的联邦滤波结构。本文通过对组合导航系统各子系统的分析，分别建立了它们的误差模型，确定组合模式，设计了联邦卡尔曼滤波器，仿真结果表明了该结构的有效性。 在上述工作的基础上，构造了可应用于SINS／GPS／BD／TAN组合导航系统的联邦滤波器。本文还对组合导航系统故障诊断和容错控制进行了深入的研究，组合导航系统故障检测通常采用基于卡尔曼滤波器的设计方法，其检测性能主要取决于残差对故障的敏感度。本文对联邦滤波器的故障检测技术——两种γ~2检验法进行了理论研究，建立了γ~2检验故障检测算法，并用计算机仿真验证了该算法的有效性。