极区的恶劣自然条件使得极区导航困难重重。地磁力线迅速收敛、极区磁场异常、严重的干扰和多径效应等问题导致了地磁导航、无线电导航、卫星导航等中低纬度地区常用的导航手段在极区不能正常使用。能够全天候、全时间自主导航且具有较强隐蔽性的捷联惯性导航系统(SINS)几乎成为极区导航的唯一选择。初始对准技术是SINS在导航开始前的重要步骤,初始对准的精度会直接影响SINS的导航精度。目前,如何在极区完成精度较高、对准时间较短的SINS初始对准仍是众多学者关注的焦点问题之一。因此这项工作具有很高的研究意义,且在未来拥有广阔的实用前景。本文主要针对高纬度地区的SINS快速初始对准进行研究,利用陀螺仪和加速度计的实时输出完成SINS的精对准。本文的研究工作主要分为以下几个部分:首先分析了基于指北方位机械编排的传统SINS初始对准算法在极区失效的原因并提出新的基于椭球地球模型的伪地球系机械编排。目前常用的极区机械编排有格网坐标系机械编排和横坐标系机械编排,然而前者计算较为复杂且方位解算有发散的可能性,后者采用球形地球模型有原理性误差。基于上述问题,本文提出由载体的初始位置建立伪地球坐标系并采用椭球地球模型参数,减小了采用球形地球模模型引起的发散问题,也解决了高、低纬地区机械编排频繁切换导致的工程实施困难。经过仿真验证了该机械编排在中低纬度和高纬度地区的可行性。其次,在建立极区适用的机械编排的基础上,提出了静基座下基于观测向量扩充的快速初始对准算法。本文提出基于观测向量扩充的快速对准算法,在不改变系统状态方程的前提下,将地球自转速度在伪地理坐标系的投影扩充为卡尔曼滤波的观测量,在不影响对准精度的基础上达到了缩短初始对准时间的目的。半实物仿真实验结果表明:即使在纬度88.5°,粗对准失准角3°的情况下,方位失准角也可以在60秒内迅速收敛于0.2°以内,具有重要的工程应用价值。最后,针对大失准角状态下传统卡尔曼滤波模型不准确和对准时间长的问题,提出了基于强跟踪滤波的快速双位置解析对准方法。通常,SINS初始对准首先利用粗对准将失准角控制到小失准角的范围内并采用线性误差模型,才能进行精对准。本文利用反馈校正与强跟踪滤波结合的方法,省略粗对准的步骤,在大失准角状态下直接进行精对准。仿真结果证明,该方法的对准精度与小失准角状态下的对准精度差别不大,且节省了粗对准所用的时间。在此基础上,本文采用双位置解析对准方法,确定最优两位置对准的旋转角度并设计了最优两位置对准流程,进一步提高初始对准精度。经过仿真验证了该方法适用于极区大失准角状态下的初始对准。