在中低精度惯性导航系统中，惯性器件的精度是引起误差的主要因素，相比之下重力扰动所带来的误差影响可以忽略。随着惯性器件精度的不断提高，重力扰动所引起的导航误差已经成为高精度长航时惯导系统的主要误差源之一，不应该再被忽略，必须对其进行补偿。本文针对高精度长航时惯导系统补偿方法展开了研究，从理论上分析了重力扰动对惯导系统误差影响的数学机理，并提出了新的补偿方法。主要研究内容包括：1、研究了重力扰动对惯导系统的误差影响；以惯导系统基本的力学编排为基础，从理论上推导了重力扰动对惯导系统误差影响的数学机理。并详细分析了不同重力扰动模型对惯导系统位置误差所产生的影响。2、对重力扰动补偿方法进行研究；介绍了几种重力扰动获取方式，并对几种现有重力扰动补偿方法的优缺点进行了比较。在此基础上，提出了基于局部拟合低阶模型的重力扰动补偿方法。仿真结果表明，本文提出的方法可以有效地减小重力扰动所引起的惯导位置误差，提高导航精度。3、在基于局部拟合低阶模型的重力扰动补偿方法基础上，对重力扰动剩余误差进行了分析，将其等效为加速度计零偏，提出了基于卡尔曼滤波估计的重力扰动剩余误差补偿方法。仿真实验结果表明，该方法可以有效地减小重力扰动剩余误差所引起的惯导位置误差，进一步提高导航精度。