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在四元数方法的基础上建立了一种非线性捷联惯导系统（SINS）误差模型。该误差模型无需对姿态误差角进行小角度假设。在该SINS误差模型中，采用四元数表示姿态矩阵，速度误差模型为非线性方程。为了对静基座大失准角SINS进行初始对准，通过对SINS误差模型进行简化，得到了适用于SINS静基座初始对准的误差模型。由于SINS误差模型中含有非线性方程，通过采用unscented卡尔曼滤波解决SINS的初始对准问题。对SINS静基座初始对准的仿真结果表明，unscented卡尔曼滤波能有效估计SINS失准角。