小型激光惯性/卫星组合POS系统(Position and Orientation System,POS)是惯性技术领域的一个重要研究方向,主要服务于测绘、测量、控制等领域。本文通过依靠现有国内惯性技术,研制一款能够满足实际工程应用的小型化高精度激光POS系统。首先,通过精度仿真和有限元分析,提出了一款一体化的POS设计方案。经过一系列的仿真计算和误差分析后,确定了主要仪表的选型,包含激光POS选用了三个精度优于0.01°/h的50型激光陀螺和三个石英挠性加速度计,同时系统设计小型化的双CPU计算机电路、小型化的I/F转换电路和电源电路,并选用了TRIMBLE的BD970接收机。第二,针对现有标定方案,提出了一种优化的12位置+速率标定方案,标定方案充分利用了位置标定的数据,具备良好的标定可行性。通过对激光POS的稳定温度工况的标定,同时也表明激光POS的精度较高。针对惯性器件和电路板的参数随温度变化较大的情况,通过对误差来源的机理分析和不同温度下的标定验证,并提出了惯性导航系统参数的温度补偿方案。通过对温度补偿前后数据的计算,温度补偿使得激光POS系统纯惯性导航位置精度提高了3倍。最后,通过激光POS和诺瓦泰的100C光纤惯性导航系统进行试验对比,表明在车载条件下,激光POS的精度基本与100C相当。同时通过高铁轨道检测数据的分析,表明激光POS的姿态精度约0.004°。