初始对准是捷联惯导系统研制与应用中的一项关键技术,在很大程度上决定了捷联惯导系统的精度和快速反应能力,因此一直是惯导领域的研究热点之一。另外,受各种外部因素的干扰及工作环境的影响,捷联惯导系统的初始失准角往往比较大,此时建立在小失准角情况下的线性初始对准误差模型已经不能准确地描述该对准系统的误差传播特性,如何解决大失准角情况下捷联惯导系统的非线性对准问题是目前国内外研究的热点方向。因此,本文针对捷联惯导系统非线性初始对准问题,重点研究了以下内容： 首先,简单介绍了捷联惯导系统的工作原理、误差方程及捷联解算算法。在此基础上,用C语言设计了一个相对较完善的捷联惯导系统模拟仿真环境,并利用所设计的仿真环境,在不同初始姿态误差下进行了捷联惯导系统仿真,仿真结果表明了初始对准在捷联惯导系统中的必要性。因此,本文给出了捷联惯导系统初始对准的误差模型。 然后,针对方位失准角为大角度的情况下,捷联惯导系统初始对准为非线性的问题,提出了三种改进的粒子滤波算法。将改进后的算法分别应用于捷联惯导系统非线性初始对准问题中,并进行了仿真研究。仿真结果表明本文提出的三种改进算法都能有效解决粒子滤波的固有缺陷,提高了初始对准的精度和稳定性,是解决捷联惯导系统非线性对准问题比较理想的滤波算法。 最后,论文完成了捷联惯导系统初始对准半物理仿真实验。通过采集三轴转台的IMU数据,进行卡尔曼滤波算法和基于均匀重采样的粒子滤波算法的仿真研究,并对仿真结果作了比较分析。实验结果进一步验证了基于均匀重采样的粒子滤波算法在捷联惯导系统方位失准角为大角度情况下的有效性。