反介入/区域拒止网络对抗技术所带来的战场形势和作战环境的巨大变化，使得卫星导航定位系统在战时的能力被严重削弱，为了提高高超声速飞行器和微小型飞行器等新型作战武器在卫星导航系统拒止环境下的自主导航能力，增强机载捷联惯导系统性能是实现新型作战武器精确导航与制导的重要手段。为综合提升捷联惯导系统的精度和可靠性，本文分别从捷联惯导算法精度和实时性的提升、惯性器件在线使用精度的提高以及惯性测量单元性能的增强三个层面开展了相应的研究工作。
　　当GNSS处于拒止条件时，存在无法对捷联惯导系统进行误差互补修正的问题，因而需要从惯导系统自身工作机理出发，分析影响其精度和可靠性的关键因素，从而增强捷联惯导系统性能。为此，本文首先从捷联惯性导航算法角度出发，针对GNSS拒止环境下高动态载体对捷联惯性导航算法的精度和实时性提出的特殊需求，提出了基于多时间尺度的姿态更新优化改进方法，将姿态解算回路细分为不同计算频率的小回路，提升了捷联惯导算法的精度和实时性；提出了一种基于螺旋矢量补偿圆锥和划船误差的矢量积分优化算法，采用梯形数字积分方式减少了等效螺旋矢量的计算误差，进一步提高了捷联惯性导航算法的精度。
　　为了提升惯性传感器的在线使用精度，论文针对惯性器件随机误差的精确辨识和建模开展了研究工作。鉴于惯性器件随机误差分析时传统五参数模型的ALLAN方差法在分析长相关时长的随机噪声参数时存在计算量大、计算效率低的问题，提出了一种基于分区间拟合模型的ALLAN方差法优化改进方案，提升了基于ALLAN方差法的惯性器件随机噪声参数的拟合计算效率；针对采用最小二乘或加权最小二乘进行参数拟合时，存在由于噪声参数估计方差未知且无法满足同方差条件的问题，提出了一种可自适应调节拟合权重的迭代重加权最小二乘拟合方法，有效提高了传统ALLAN方差法的噪声参数拟合精度。
　　针对惯性传感器确定性误差在实际应用过程中会随着使用时间、载体快速机动的影响而发生变化的问题，研究了惯性器件误差在线标定技术。通过建立基于乘性误差四元数的惯性器件误差在线标定的状态和量测方程，提升了惯性器件中零偏、刻度因子和安装误差等确定性误差的在线标定精度；提出了一种基于状态空间解耦的相对独立可观测度分析方法，通过对状态量独立可观测度的提取，实现了同一待标定器件误差参数在不同机动状态下的可观测性强弱的分析。设计了惯性器件误差在线标校动态航迹实现方案，能够对各类惯性器件确定性误差进行精确的在线标定，从而提高了GNSS拒止条件下的捷联惯导系统精度。
　　为了从惯性测量单元性能的增强角度，综合提升GNSS拒止复杂环境下的捷联惯导系统的精度和可靠性，以优化惯性器件余度配置的精度和可靠性的评估准则为指导，设计了在精度、可靠性和空间占用率上均达到优化的阵列IMU余度配置方案；基于三轴余度IMU阵列布局的设计，提出了基于EKF及极大似然估计的阵列IMU角速率和比力融合估计方法，有效利用了阵列IMU中多个传感器的输出信息，提高了捷联惯性导航系统的精度，增强了可靠性。
　　最后，本文搭建了GNSS拒止条件下捷联惯导系统性能增强技术综合验证平台，对高动态环境下捷联惯导改进优化算法、惯性器件误差参数在线标定算法进行了系统性的数字仿真验证；自主设计了阵列冗余MEMSIMU模块，对阵列余度IMU数据融合方法进行了跑车实验验证。验证结果表明，本文相关算法能够有效提升GNSS拒止条件下捷联惯导系统精度及可靠性，增强捷联惯导系统在复杂飞行环境下的使用性能。