利用多波束测深系统进行水下地形测量时,测量船不可避免地受到风、浪等因素的作用,导致换能器产生横摇、纵摇和垂直方向的升沉运动,从而使得多波束测深值产生误差。通过研究船体姿态测量误差对多波束脚印归算精度的影响,对于在外业测量中提高多波束测深精度具有指导意义。全球定位系统(Global Positioning System,GPS)和捷联式惯导系统(Strapdown Inertial Navigation System,SINS)两者的组合系统能够取长补短,组成的SINS/GPS组合导航系统能够输出高频率、高精度的船体位置姿态信息。本文以船体姿态对多波束脚印归算的影响为切入点,围绕SINS/GPS组合系统定位、测姿和升沉解算的方法展开研究。论文的主要内容如下:(1)介绍了多波束测深的工作原理,以波束脚印归算方程为基础,详细分析了船体的横摇角、纵摇角、航向角和换能器升沉及其测量误差对波束脚印归算的影响。(2)以SINS的导航原理为基础,研究了基于SINS的船体定位测姿问题,通过实测数据进行了纯惯导解算,结果验证了SINS具有短期精度高,但误差随导航时间积累的特性。(3)针对测量船的定位测姿问题,研究了基于SINS/GPS的松组合和紧组合两种解算模型,分析了两种组合模型原理和特点。并在松组合模式卡尔曼滤波模型的基础上,将GPS双天线航向角解算值加入量测方程,组成了SINS/GPS不全组合航向角解算模型。通过设计程序对实测数据进行了GPS双天线航向角、松组合、紧组合和不全组合解算,并对解算结果进行了比较与分析。(4)针对换能器的升沉运动问题,采用SINS高通滤波和GPS RTK辅助SINS两种升沉解算方案对其进行了研究。SINS高通滤波解算方法以换能器的垂直运动特性为基础,通过设计合适的IIR高通滤波器对升沉信号进行处理。GPS RTK辅助SINS的换能器升沉解算是根据SINS信号短周期可靠RTK高程信号长周期可信的特性,实现两个信号的融合。结合实测数据对以上两种算法进行了分析和验证。