导航技术的发展离不开需求的牵引和技术的推动。随着计算机技术、惯性技术、微电子技术以及微机电加工技术的发展，导航技术在飞机控制、卫星定位、船舶控制、火箭飞行控制、车辆运动控制等方面发挥了越来越重要的作用，逐渐成为了一门多学科交叉的综合性应用技术。随着应用的不断深入，导航技术逐渐由平台式导航向捷联式导航发展，捷联式导航系统直接安装在载体上，用“数字平台”代替传统机械平台，使系统的成本、体积、功耗大大降低，是目前导航技术的一个发展方向。目前导航技术的研究的热点主要集中在高可靠性、高精度、以及低成本等几个方面。本文首先介绍了导航系统的各个传感器的测量原理和基本的性能参数，同时简单介绍了它们的误差模型和配置。然后介绍了惯性导航所涉及到的坐标系、姿态表示、导航方程和初始对准的一些基本方法。接着详细地说明了系统的设计思想、总体框架、软硬件设计和导航系统安装时应该注意的一些问题，并且从元件级和系统级对导航系统进行标定和校准。最后，结合小型无人机的模型，实现了卡尔曼滤波算法，并重点分析了卡尔曼滤波在姿态系统和位置系统中所起的作用，同时给出了过程噪声矩阵和观测噪声矩阵参数调节的一些建议。本文设计了一套完整的捷联惯性导航系统。为了满足低成本、高可靠性和高精度的要求，设计中在数据采集和通信采用了容错处理的机制，同时用GPS/INS组合导航的方式来进行优势互补、协同超越，得到了较好的导航参数，这就为运载体的控制奠定了良好的基础。