微小型无人机体积小、成本低,通常具有垂直起降、空中悬停和超低空飞行的特点,在科研、军事、反恐、农业和工业等各个领域都有着非常广泛的应用价值。但是微小型无人机受自身负载、电池容量和成本的限制,只能搭载基于低成本MEMS惯性传感器和卫星定位系统的小型低功耗组合导航平台。传统的微小型无人机通常由操作人员在视距范围内控制飞行,并使用卫星定位系统作为唯一的位置信息来源。随着自主返航和任务规划等高级巡航功能的普及,以及侦查和搜救活动对精确地理坐标的需求,越来越多的场合对微小型无人机在复杂环境下的自主定位和持续导航能力提出了要求。因此有必要对微小型无人机的惯性组合导航技术进行深入研究,通过相应的技术手段在保证实用性的前提下不断提高低成本惯性组合导航系统的准确性和稳健性。论文以微小型无人机组合导航平台的研发为技术背景,围绕该过程中所涉及的组合导航平台软硬件设计、平台传感器误差分析与补偿、无人机姿态测量算法、惯性组合导航算法以及上述各算法过程中的质量控制方法等关键技术问题展开了研究。论文的主要工作为：1.根据论文研究内容和实际需求自主设计了一款基于DSP和MEMSIMU (Inertial measurement unit)的低成本微小型无人机组合导航平台,并在此平台上分别对论文中提出的算法和观点进行了验证。设计了基于DSP/BIOS的实时操作系统软件结构,有效解决了一般采样频率下组合导航系统的时间同步问题,提高了多任务环境下复杂算法的执行效率和实时性。2.对组合导航平台所集成的各类低成本MEMS传感器进行了误差分析与标定。针对机载组合导航平台在每次拆装维护或更换使用环境后都需要重新标定的问题,设计了一套基于椭球拟合的加速度计和磁传感器现场标定方法,并提出了一种基于四分位数和三维凸包容积的标定数据质量控制方法。该椭球拟合标定法可以获得与传统仪器标定法相似的标定精度,却无需专业标定设备的参与。而标定数据质量控制方法能够有效剔除标定数据中的粗大误差,并对椭球拟合过程中采样数据的空间分布质量进行评估,有助于提高标定结果的可靠性和准确性,增强了椭球拟合标定法的实用性。3.在传统四元数姿态解算方法的基础上通过引入零加速度假设和使用自适应EKF进一步改善了低成本航姿测量系统的姿态解算精度。在此基础上还设计了基于陀螺辅助和卡方检验的量测值误差检测和剔除算法对使用环境中的磁场干扰进行识别,有效改善了检测结果的虚警率和漏警率,增强了姿态测量算法的稳健性。4.为低成本组合导航平台设计了外部信息辅助的GPS/INS松组合导航算法,实现了微小型无人机平台卫星定位系统和低成本惯性器件之间的有效融合。通过引入外部航向角观测值和自差分气压高度值对组合导航结果进行了改善,并通过大量实验进行了验证。5.设计了基于GPS接收机原始观测值的紧组合导航算法对复杂环境下微小型无人机的持续导航能力进行改善,并提出了一系列紧组合相关量测值的质量控制算法。通过对平台GPS接收机的时钟特性分析,提出了相应的钟跳检测和误差补偿方法,对由此造成的伪距误差进行了有效补偿,同时也优化了紧组合下的初始对准速度。针对遮挡环境下的多径效应,设计了基于多普勒观测值的伪距平滑方法,并使用信号载噪比改进了伪距平滑算法中的权值构造方法。最后通过多场景测试对该紧组合导航算法进行了验证。