近些年,微机电加工技术和微惯性传感器的出现和快速发展,为单兵导航提供了很好的硬件设备支持。基于MIMU(Micro Inertial Measurement Unit,微惯性测量单元)的单兵导航定位技术具有自主性强,使用灵活性好等优点,已成为导航技术领域的研究热点。本论文在基于MIMU的单兵导航算法研究基础之上,探索能够改善单兵导航定位精度的约束条件和方法,设计了基于运动/场景约束的单兵导航算法,来对传统算法进行优化,减小导航定位误差,为单兵提供更好的导航和位置服务。主要研究工作包括:(1)总结单兵导航算法的研究进展,给出基于MIMU的单兵导航算法基本原理框架和本文要研究的关键问题。针对这些问题提出了利用运动和场景约束条件来提高单兵导航系统的初始对准和航向修正精度,进而减小导航定位误差。(2)针对MIMU的精度较低,在单兵导航应用中无法完成初始自对准,解算得到的航向角漂移严重等问题,本文根据单兵导航应用场景信息来辅助导航解算过程中的初始对准,航向保持和修正。可以借助场景中的磁场信息稳定,不随时间发散以及建筑物的基本楼向信息易获得等特点,开展基于磁航向信息的初始对准和基于楼向信息辅助的航向角误差修正技术研究,并通过实验来验证该方法的有效性。结果表明,该方法能够有效抑制航向角的漂移问题。(3)在基于加速度计方差的零速检测算法基础上,分别研究了利用加速度计、陀螺仪以及加速度计与陀螺仪同时使用情况的零速检测算法,对比检测结果,并设计了能更好地适应单兵运动的多步态,检测结果也更为准确的改进零速检测方法;(4)分析了在不同运动模式下单兵导航可用的约束条件;以及不同位置MIMU传感器对单兵不同运动模式的测量和响应特性;重点研究了两个MIMU优化配置和信息融合方法。(5)通过运动和场景约束条件的优化和设计,改进了单兵导航算法,并完成了实验验证,实验结果表明,基于运动/场景约束的单兵导航算法能够有效地进行航向的保持,提高导航定位的精度。