行人导航系统(Pedestrian Navigation System,PNS)是导航领域中的一个重要分支,近年来的关注度不断提升,应用的场合变得越来越丰富。基于卫星的导航技术趋于成熟,但易受到信号遮挡、干扰等限制和影响,因此在室内、地下和信号不良的地点无法使用。基于惯性信息的行人导航系统,常用微机电系统(Micro Electro Mechanical System,MEMS)来实现,惯性行人导航系统具有成本低、体积小、携带方便等优点。另外,由于其不受卫星信号的约束,故能被应用于室内商场、地下车库等地,近年来受到工程界和学术界的广泛研究。由于目前市面上的MEMS精度相对较低,长时间的工作会导致误差积累,影响定位精度。因此,如何提升导航系统的精度是被一直研究和讨论的问题。高精度的惯导设备造价较高,而协同定位可以通过各成员之间的信息共享实现提升各成员定位精度的目的,是一种既可以节省成本又能够提升导航精度的方式。本论文的课题围绕着如何提升行人导航系统的精度和实现协同定位展开了研究。论文的主要内容有四个部分:1)介绍了行人导航系统的基本原理、位姿解算方法、导航领域常用的坐标系及转换关系,对捷联惯导系统进行了误差分析。接着,构建了行人导航系统的位姿误差模型,并介绍了基于扩展卡尔曼滤波的行人导航系统滤波算法。2)提出了基于主航向反馈修正的系统修正算法。先对比了MEMS器件不同的安装位置的影响,确定了将其固定于足部的安装方式。针对步态识别问题,通过分析行人在步行过程中足部的状态,研究了基于改进四条件法的零速修正方法并加以改进;接着,分析了微惯性器件的误差模型,并提出了基于误差模型的MEMS器件在线修正算法;然后提出了基于主航向的反馈修正算法,对系统的整体精度进行提升。3)研究了协同导航的相关技术和算法。先简单介绍了协同导航的概念及分类,并介绍了几种基于无线传感器的测距技术。为了实现在特定环境下的多人定位,论文基于协同导航机理,提出了基于UWB/MIMU的行人协同导航模型,并以双领航协同导航系统为例进行了仿真实验。4)对双领航行人协同导航系统进行了系统性能分析。首先介绍了Cramer-Rao边界定理,根据Cramer-Rao不等式分析了高精度的主节点对从节点精度提升的程度,并以此为基础,分析出了双领航协同导航系统的最优编队构型,并对最优编队构型及其他构型进行了仿真对比,验证了最优编队构型。