GPS卫星导航系统从应用初始的军事目的用途到现在的日常生活应用,随着GPS应用技术的不断提升,应用领域也变的更加广泛。可是当单一卫星导航定位系统遇到接收信号异常或工作在复杂城市路况的情况时,就会出现GPS信号漂移、严重时甚至丢失,从而致使导航精度严重下降。而惯性导航系统与GPS导航系统不同,它是通过测量载体的运动状态信息来对载体的姿态、速度、位置进行的定位解算,可以在相对较短的时间内实现较高的定位精度要求,但其存在的缺点是:当测量器件中的陀螺仪和加速度计在长时间的工作状态下便会产生累计误差,从而使速度、位置信息误差出现不断发散情况。因此,借助于GPS和惯性测量器件的组合导航定位系统来提升目标载体的导航定位精度的研究便成为近些年来的研究趋势。本文首先对卫星导航系统和惯性导航系统的基本工作原理和各自解算方法进行分析探讨,分析各自的固有优缺点以及误差来源。对GPS定位方式和捷联惯性导航系统的姿态解算方法进行对比,通过使用四元数解算方法计算载体的姿态信息,借助Matlab工具模拟设定惯性器件的误差参数,并进行静态仿真,评价单一定位系统的定位精度发散问题。其次,分析了组合导航系统的多种组合方式特点,发现选用松组合方式对GPS接收机和惯性导航器件的解算速度和位置输出进行组合,经由卡尔曼滤波器的处理,可以得到相对精确的定位结果,并在Matlab工具中进行仿真输出对比,结果显示输出的定位数据精度优于单一导航系统的输出。最后,研发了一套组合定位系统,对组合系统的软硬件的组合设计进行描述,分别将GPS接收机、捷联式惯性导航系统的陀螺仪和加速计测量值进行解算,得到的车辆载体的姿态、速度、位置解算信息,对解算数据处理后再经过卡尔曼滤波器的数据融合处理,最终得到提升精度后的定位信息,通过Java Script的代码设计使用百度地图API在PC机浏览器端进行车辆的轨迹的动态显示,并对比实车实验所得数据精度,验证了组合导航系统在定位精度上有所提升。