组合导航系统是提高导航系统性能价格比的有效途径。如果组合导航系统按传统的方法设计成维数庞大的单个集中式滤波器，则将产生两个缺点：其一，实时计算困难，计算量以维数的三次方剧增；其二，容错能力极差，一旦某一子系统出现故障，所有正常工作的子系统都会受到污染。而用联邦滤波理论可以灵活地设计出精度最优或容错能力最强的组合导航系统，所以联邦滤波理论已受到导航界的高度重视。 本论文全面介绍了联邦滤波的理论和算法，详细证明了其估计结果的最优性。同时，以Carlson提出的联邦滤波方法作为理论基础，针对某型飞机装备的SINS、GPS、DVS、ADS、MG、VG多种导航设备设计了具有容错性能的联邦滤波组合导航系统。本论文从实际出发，对设计过程中必须考虑和解决的以下几个问题作了仿真研究：1）比较了所设计的联邦滤波器与集中滤波器的滤波性能；2）作了联邦滤波器系统级故障检测研究，介绍了新息法和状态差异法，以及在这两种方法的基础上衍生的另两种方法：同时采用新息法和状态差异法作故障检测的方法与加安全期检查的新息法；3）提出了系统级故障检测的新思路：利用自适应滤波的方法估计出故障向量的值，从而与量测噪声方差构造成的门限值进行比较，如果超出允许值则检测出故障。并且针对SINS/GPS系统采用该方法进行了故障检测的仿真，达到了较好的效果。该方法采用并行计算的方式，运算速度快易于工程实现。4）研究了确保公共参考系统绝对可靠工作的措施——惯导系统元件级故障检测问题，介绍了广义似然比检测方案，并给出了一个陀螺出故障时的检测方法和仿真结果。5）本文还提出了采用自适应滤波方法进行奇偶向量补偿，并就自适应滤波方法在元件级故障检测中的应用方案进行了讨论和算法推导。