定位定向系统对于无人驾驶汽车具有重要的作用。然而现有的各种定位手段存在价格昂贵、无法大规模使用或者定位精度达不到要求等问题。针对目前无人驾驶汽车定位定向系统存在的问题,本文进行了深入的研究,并提出了相应的解决方案。首先,针对无人驾驶汽车在实际应用中的需求,在分析对比典型推算定位算法优缺点的基础上,设计并实现了基于惯性传感器和里程计的局部推算定位子系统。其次,针对卫星信号容易被障碍物遮挡、定位轨迹不平滑、更新频率较慢等问题,设计并实现了基于运动轨迹优化匹配的全局定位子系统。最后,针对车载传感器的误差特性,构建了惯性传感器和里程计的误差模型,在此基础上,提出了惯性传感器、里程计刻度因子的静态误差标定和基于动态参数辨识的在线误差标定。实验结果表明,将无人驾驶汽车定位定向系统设计为局部推算定位子系统和全局定位子系统是合理的并且是必需的,本文提出的算法是有效的。