由于传统的导航系统很难满足远程水下航行器精确定位和控制的要求，本文根据实际情况设计了水下航行器组合导航系统，由导航系统的一些特性设计了控制系统，并进行了水下航行器导航与控制一体化研究和仿真。主要工作包括 1．归纳了捷联式惯性导航系统的姿态、速度和位置的计算公式和误差传递公式；介绍了可以在航行器上使用的其它几种导航子系统测量的基本原理，并建立了误差方程；设计了由捷联式惯性导航系统、多普勒声纳和航速计组合构成的水下航行器组合导航系统。对导航系统进行仿真研究，仿真结果表明组合导航系统可以大幅度提高航行器的导航精度。 2．根据已有的关于水下航行器动力学模型的资料，计算得到了某水下航行器便于积分运算的近似非线性动力学模型，并运用小扰动原理进行简化，得到了线性模型；根据导航系统可以全状态观测航行器动力学模型各个状态的特点，本文用状态反馈和变结构控制两种方法设计了控制器。分别对航行器非线性模型和两种控制器组成的水下航行器控制系统进行仿真，仿真结果表明控制器设计的有效性。 3．分析导航系统和控制系统中坐标系和变量的区别和联系，推导了变量在两个系统中相互转换的公式；对水下航行器进行导航与控制一体化仿真，仿真结果表明：航行器的非稳定运动会减小导航参数误差的方差；导航系统最终的导航精度完全能满足航行器精确定位和控制的要求；控制器设计必须考虑系统的鲁棒性和量测信号的延迟。 4．用C语言编写了水下航行器导航与控制一体化仿真程序，这个程序包括捷联惯导计算模块、卡尔曼滤波模块、控制系统模块、导航与控制连接模块，可根据不同的选择进行捷联惯性导航仿真，组合导航仿真，控制系统仿真和导航与控制一体化仿真。