随着MEMS器件的不断改良,其性能及可靠性不断提高的同时成本、体积、功耗等不断降低,MEMS惯性测量单元(IMU)逐渐能满足在自主导航领域的各种应用需求,而得到广泛的应用。但单独应用MEMS惯性测量单元提供导航信息在长时间应用场合无法避免误差发散的问题,仍需结合其他器件提供更精确的导航信息。其中地磁导航具有长期稳定、全球覆盖等特点。视觉传感器成本较低,可以通过检测连续图像的特征变化完成定位测速任务。本文设计了一种微惯性/地磁/视觉组合导航方案,主要研究内容如下:分析设计系统总体方案,研究了加速度计、陀螺仪和地磁传感器的误差模型及标定方案,提高传感器数据的准确性以改善导航精度。给出了惯性导航系统中姿态的解算方法,设定了导航坐标系、载体坐标系的选取方式,给出三种姿态角描述方法,以及各种表示方法下的姿态更新方式,给出三种表示方法之间相互的数学转换,通过分析几种表示方法的优缺点,确定了本文姿态计算中的应用方式。设计了两种多传感器融合滤波方法,以克服微机械器件相对传统高精度器件精度较低、陀螺仪漂移较大的不足。一种是基于梯度下降法的姿态重构方式,另一种是基于互补滤波器的姿态滤波方式,针对高动态下加速度计、磁强计测量姿态不准确的问题设计滤波参数自适应算法,提高姿态解算精度。设计步态检测,在零速度运动状态下引入零速修正以修正系统状态误差。将零速度信息及视觉导航得到的姿态输出作为观测量,应用Kalman滤波对姿态、速度、位置误差进行修正。最后设计摆动实验,对算法性能进行了检验。