随着无人飞行器在现代生活中运用越来越广,对其性能的要求也越来越高。在执行作战飞机任务时,就要求作战飞机的导航系统在保持精度的同时具有较高可靠性。为了提高导航系统的精度和可靠性,本文主要对多传感器导航系统进行了研究。首先研究了惯性组件的误差建模标定,减小陀螺和加速度计对惯性导航系统精度的影响;然后研究组合导航系统的故障检测方法,以提高组合导航系统的可靠性。论文首先对捷联惯性导航系统的误差进行分析建模,介绍了捷联惯性导航系统的工作原理,对惯性导航系统的主要误差源——IMU误差进行了分析,并对确定性误差进行建模,然后采集实验室惯性器件的数据,运用Allan方差分析法分析了陀螺仪的随机误差特性。其次在对惯性元器件确定性误差建模的基础上,研究IMU的标定方法,在完成传统分立标定方法的基础上,提出一种改进的加速度计外场UKF快速标定方法。通过采集实验室数据完成三种标定方法的标定补偿,对比分析证明了改进的标定方法的有效性。再次针对多传感器组合导航系统的故障检测问题,深入研究了故障检测方法,针对现有检测机制多是基于两组导航信息的残差检测算法,提出了一种基于窗口递归方法(Window-recursive approach,WRA)的传感器子系统故障自检方法,在每个传感器自检的基础上完成组合导航的故障检测达到容错的效果,并通过仿真验证了该方法的有效性。最后,论文在前面研究的惯性导航原理、IMU误差模型的基础上建立了惯性导航系统的仿真模型,结合组合导航系统故障检测方法,使用Simulink搭建了组合导航系统仿真平台,仿真实验平台主要包括轨迹发生器子系统、IMU子系统、多传感器子系统以及数据融合故障检测系统。最后通过系统仿真验证系统平台的有效性以及前面所提算法的可靠性。