海底管道作为当今世界的“能源血管”,在海洋油气运输方面的地位举足轻重,定期对海管进行检测和维护意义重大。伴随着海洋油气勘探和开发事业的飞速发展,水下机器人产业也蓬勃发展。利用水下机器人进行海管检测解决了人工作业所面临的安全威胁和环境挑战且自动化程度高,将会是未来海管安全检测的主要技术手段。面对复杂的海洋作业环境,水下海管检测机器人对其导航系统的精度、可靠性和容错性也提出了更高的要求。因此为了解决实际应用需求,本文针对水下海管检测机器人组合导航系统的数据融合、误差修正以及故障检测与隔离进行研究,为海底管道检测和维护提供重要的技术保障。本文首先介绍了海管检测机器人的组合导航系统总体设计方案,分别阐述了水下导航部分所采用的捷联惯导系统(SINS)、多普勒测速仪(DVL)以及超短基线定位系统(USBL)的基本原理,并建立了对应的误差模型。其次,分别设计SINS/DVL组合导航子系统和SINS/USBL组合导航子系统并建立各子系统的数学模型,在此基础上采用联邦滤波技术设计SINS/DVL/USBL组合导航系统,对两个子系统和SINS/DVL/USBL组合导航系统进行仿真实验验证。然后,针对海管检测机器人在高精度导航方面的需求,为了解决长距离海管腐蚀缺陷部位精确定位的难题,提出一种基于海管节点位置辅助的导航误差修正方法,将海管节点位置直接补偿法和动态零速修正法结合,达到抑制SINS导航积累误差发散的作用,仿真结果表明所提出的方法能够有效抑制导航误差积累,定位误差达到厘米级。最后,针对海管检测机器人导航系统在容错性方面的需求,为了解决残差故障检测法只能判断系统级故障无法识别故障传感器的问题,提出一种基于SVR的组合导航系统故障诊断方法,并设计故障隔离和系统重构方案,进一步保证海管检测机器人导航系统的精度和可靠性,通过仿真验证所提方法的有效性。