导航技术广泛应用于军事与民用领域,如何在保证导航精度的前提下,降低导航设备成本与体积,是工程界广泛研究的课题。组合导航技术利用多种导航信息源,综合估计出最优导航结果,达到不同系统间优势互补的效果,对提高综合导航精度,降低导航子系统性能要求以及成本等方面有着重要的意义。本文针对惯性导航、卫星导航这两种导航方式之间的组合模式进行研究,从原理、方式、种类等方面进行探讨,并通过仿真、实验等手段进行性能验证。首先对SINS/GPS组合导航结构与流程进行对比分析,详细介绍了松散组合、紧组合以及深组合三种模式之间的联系与区别,结合目前学术界与工程界的进展,分析了各自的特点与适用范围,为后文的具体研究打下基础。其次,针对理论研究与工程应用相对较为广泛的松散组合与紧组合模式,在推导组合算法的基础上,通过仿真模拟载体不同的运动状态,从精度与滤波收敛的角度对比了两种组合模式,结果表明紧组合优势在于系统可观测度高,且能在部分遮挡环境中工作,但算法复杂,计算量大,相比而言松散组合需要在开阔环境中才可满足一定导航精度。以此结论为基础,提出了一套组合结构自适应切换算法,在线选择并切换为合适的组合结构,并保证切换过程的平滑。然后,对于理论研究较多,但应用较少的深组合模式,给出了其在辅助捕获、跟踪、抗干扰与完好性监测四方面应用的具体方法,分别通过理论推导与仿真,得到其提高卫星导航接收机性能的作用范围。为验证上述组合算法与结构的性能,研制了一套组合导航系统。从适用于多种组合结构与满足自适应切换的角度出发,分别从结构规划、软硬件设计等方面阐述了研制过程与实现手段。为满足多种结构与计算的实时性的要求,提出一套基于FPGA软核的多处理器协同计算架构,通过处理器间的并行计算与协同运作方式,同时完成卫星导航解算、SINS解算、组合滤波与结构切换等工作。为减小跟踪环路NCO参数更新时刻不对齐带来的积分损耗,提出了一种延迟整个周期的更新方式。为提高深组合调试过程的效率,设计了中频信号相关的辅助设备,从而实现快速复现相同卫星导航环境的功能。最后,搭建了用于验证组合导航系统与算法性能的半物理仿真平台,用于评判不同组合结构、自适应切换算法以及组合导航系统性能。