惯性导航定位系统分为平台式惯导系统和捷联式惯导系统两种。捷联式惯导系统是近年来惯性导航技术的一个发展方向。由于捷联式惯导一系列的优点，捷联惯导系统取代平台式惯导系统，已成为新世纪惯性技术发展的一种大趋势。在国外捷联式惯导系统在石油管道检测中早已经得到了成功的应用，但是在国内还是一片空白。本论文以实际的工程为背景，主要讨论并研究了捷联式惯导系统在石油管道检测中的应用。提出适合于工程应用的捷联式惯导系统的设计，并着重点对捷联式惯导的算法实现进行了研究。本文首先介绍了惯性导航系统发展现状，详细阐明了惯性导航系统的两种划分—平台式惯导系统与捷联式惯导系统的基本工作原理，给出了捷联惯性导航系统的硬件实现。主要是建立了捷联惯性导航系统的实现方案并且详细的介绍了系统的硬件组成部分，包括计算机、陀螺仪、加速度计、A／D转换器的选择及陀螺仪和加速度计的设计；捷联惯导系统中加速度计和陀螺仪信号的预处理和数据采集的硬件电路。然后阐明了捷联惯导系统的软件构成，并据此研究了捷联惯导系统的数据处理技术和姿态矩阵解算算法。主要内容包括捷联惯导系统所用坐标系及其之间的关系；捷联惯导系统姿态矩阵的解算算法；详细分析了捷联惯导系统的数据处理技术，重点讨论了方向余弦法、四元数等两种经典的解算方法和计算周期的划分。本文最后给出了软件的编写和实验结果。实验结果证明了本论文提供的捷联惯导系统的设计方法在实际管道检测中是可行的，是有一定的应用价值的。