国内外市场对于高精度定位需求日益增大,其中主流的定位方式为全球定位系统,然而全球定位系统在室内和极端环境下无法使用。因而捷联式惯性导航系统应运而生,它只需要行人佩戴惯性传感器就可以通过惯性导航实时解算出行人的位置。目前室内定位的主要使用场景中包含行人的多种运动姿态,例如行走和跑步等,以及行人在不同楼层间移动,针对这些场景,本文设计一种脚绑式惯性导航系统,该系统可以在行人以多种姿态运动下进行3D定位。大多数基于捷联式惯性导航的室内定位方案只能适用于正常行走,一旦行人快走或者跑步时,该方案就会完全失效,并且行人在走路时每走一步脚都会跟地面有一个接触,这时脚部受到了来自地面的冲击,这个冲击导致传感器在短时间内出现较大的改变量,而常用传感器无法识别出该改变量,这时检测到的加速度数据就会失真,因此高度定位也是比较棘手的一个问题,所以国内外研究者大多只关注二维平面的定位,而不考虑高度位置的解算。本文设计了一种适用于多步态的3D定位系统。通过分析不同运动方式下设备采集到的惯性数据,设计了一种启发式零速检测算法,使得系统可以在多种步态场景下准确地检测出行人的零速时刻,进而在卡尔曼滤波中对行人的速度和位移进行更新,并设计了多传感器融合算法,将加速度计和气压计融合计算高度。实验结果表明该系统在快速行走时平均距离误差为2.59%,跑步时平均距离误差为5.85%,上下楼梯时高度估计的平均偏差为0.275m左右。本文针对传统惯性导航增加的两点设计有效地增强了系统的鲁棒性,增加了系统在诸如反恐行动、灾害救援、商场购物等活动的应用性。