编队飞行、空间攻防和交会对接是近年来国际航天领域研究的热点,因而长时间、大范围的轨道机动成为迫切的需求。高精度的导航是实现轨道机动的必要条件。本文结合国家863计划项目,根据组合导航的特点,重点研究了轨道机动过程中提高导航精度的方法。具体的研究内容总结如下:综合考虑地球扁率、日月引力、太阳光压和大气阻力等主要摄动因素的影响,在地心赤道惯性系下建立飞行器的轨道动力学模型。研究了SINS的基本原理和组成,根据轨道机动的特点,提出使用旋转矢量法进行姿态解算,并给出基于旋转矢量法的捷联惯导系统导航算法的程序编排,推导了捷联惯性导航系统误差方程,并进行数学仿真。研究了SINS/GPS组合导航中卡尔曼滤波技术的应用问题。给出了组合导航的状态方程和量测方程,并通过数学仿真验证了该组合导航算法的可行性。最后,考虑GPS信号失锁情况,提出了使用BP神经网络方法辅助进行误差估值。根据轨道机动中捷联惯导系统输出的位置和速度信息作为BP神经网络训练的输入,而卡尔曼滤波器输出的位置和速度误差估计补偿值作为BP神经网络的期望输出,对BP神经网络进行实时训练,当GPS信号失锁时,使用训练过得BP神经网络进行误差估计,对该算法进行了仿真和分析,验证了算法的有效性。