随着电子技术和计算机技术的飞速发展，捷联惯导系统(SINS)已经逐步取代了平台系统，而成为未来惯性技术发展的总趋势。目前，我国的捷联系统仍处在低精度水平。要提高捷联系统的精度，一方面是设计和制造出高精度的惯性器件，但由于受材料和工艺的限制而较难以实现；另一方面就是设计和采用高精度的捷联算法，因而研究一种适用于捷联系统的高精度算法就成为急需解决的课题。 本文从实际需要出发，对适合高动态环境的捷联惯导系统的高精度姿态算法进行了研究。本文的理论研究对工程应用具有很高的参考价值和实用价值。 本文首先系统介绍了捷联惯导系统的基本理论，包括捷联惯导系统的工作原理、捷联惯导系统的姿态更新和导航计算，其中重点介绍了姿态矩阵的求解算法。本论文着重进行了以下几个问题的研究： 1．高动态环境下捷联惯导系统的误差研究，分析了圆锥误差、划桨误差和涡卷误差的产生机理，并提出了误差的补偿方法； 2．从旋转矢量的概念出发，推导了算法的精度准则，在典型的高动态环境——锥运动作为输入条件下，以使锥误差最小为原则，推导了旋转矢量各阶子样算法及其优化算法，并与传统的四元数算法进行了比较； 3．对各算法的计算量问题进行了研究； 4．在纯锥运动条件下进行了数字仿真，对各算法的精度进行了比较，仿真结果与理论结果一致，另外对如何选取旋转矢量几阶子样算法作为姿态更新算法，以及如何合理利用陀螺仪输出信息的问题进行了说明； 5．最后，针对一种工程应用的实例——定向炸弹运动的实际情况，对其捷联系统采用不同算法的精度进行了仿真比较。