惯性导航系统是一种完全自主式的导航定位系统,但其在开始导航定位之前需要完成初始对准以获得载体航位的先验信息,随着光纤陀螺和MEMS惯性元器件技术的发展,在极大地拓展INS在民用领域应用的同时也给初始对准带来了新的挑战,论文针对INS初始对准的模型与方法展开研究,包括基于四元数的INS航位递推算法、基于惯性凝结坐标系和IGG-Ⅲ等价权函数对静态对准方法的改进、基于欧拉失准角的INS任意失准角非线性误差模型、针对INS非线性误差模型的非线性滤波算法和以GPS位置为辅助的INS动态对准。主要研究内容如下:(1)推导了基于四元数的INS航位递推算法,姿态更新对航位递推的精度起决定性作用,而较欧拉角和方向余弦矩阵,四元数具有方位间平滑插值、角位移序列与单个角位移转换的优势,且利用四元数共轭能够有效的计算反角位移,而且四元数仅有四个参数,计算负担小。(2)基于惯性凝结坐标系法提出了惯性凝结粗对准方法,传统解析粗对准对晃动敏感,惯性凝结粗对准可以跟踪载体的角运动和线运动从而隔绝晃动的影响;建立了基于IGG-Ⅲ等价权函数的抗差精对准算法,IGG-Ⅲ等价权函数能有效的削弱大误差对滤波系统的扰动。(3)建立了INS任意失准角非线性误差模型,其小失准角情况下的简化形式和仿真实验均证明模型是效性的;针对3级CKF算法在非线性增强时性能下降的问题,提出了基于5级容积准则的5级CKF算法,不同失准角不同非线性滤波算法对比试验的结果表明5级CKF具有较好的性能。(4)建立了基于松耦合的GPS/INS动态对准模型,分析了载体的不同运动状态对姿态估计的影响,仿真实验结果表明载体在具有一定线速度后再进行角运动可以取得较好的对准结果,利用SPAN-CPT采集了一组实测数据对GPS辅助INS动态对准方法进行了验证。