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组合导航系统是用以解决室内外无缝定位问题的信息综合系统,其本质是基于信息融合与处理技术的多传感器多源信息融合的最优化系统。基于全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite Systems,GNSS）技术与惯性导航系统（Inertial Navigation System,INS）技术的组合导航技术以精度高、频率高、导航信息丰富等优势广泛应用于室外导航定位。超宽带（Ultra Wide Band,UWB）定位技术是具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低、低截获能力、系统复杂度低等优点的无线电导航系统技术,广泛应用于高精度室内定位,信号通视条件下定位精度可达厘米级。为实现室内外无缝导航定位,本文对GNSS、INS及UWB三种定位技术的集成理论进行研究,研究内容包括INS快速对准方法、室外GNSS/INS组合导航方法、室内UWB/INS组合导航方法、UWB非视距误差（Non-Line of Sight,NLOS）抑制方法、室内外GNSS/UWB/INS组合导航方法及针对系统、量测非高斯随机噪声问题的自适应滤波方法。本文主要工作如下:（1）惯性导航系统的初始状态参数影响后续导航性能。为提高初始对准效率及精度,本文提出一种双天线GNSS辅助INS静基座快速初始对准方法。该方法从观测值及滤波策略两角度提升静基座惯性导航系统初始对准收敛效率与精度:通过分析不同定位技术获取的两天线间基线向量差异与姿态误差的关系,在原INS初始对准零速修正（Zero Velocity Update,ZUPT）观测模型的基础上增广姿态误差观测模型;利用GNSS动态定位（Real-Time kinematic,RTK）基线长度偏差及RTK基线解算的状态估计误差指导姿态误差观测方程观测向量及观测噪声向量构建。实验结果表明,提出方法可有效提高对准效率和精度。（2）以GNSS/INS松组合为例,模拟了观测异常或观测噪声统计偏差引起新息向量异常,导致滤波正反馈甚至数值计算问题的过程。针对GNSS/INS松组合应用,设计一种基于GNSS定位精度指标的GNSS定位质量模拟器以调谐观测噪声参数,在准确识别观测异常的同时保证稳定观测值对INS误差补偿能力。实验结果表明,经过优化观测噪声参数可保证观测异常情况下IAE策略对滤波器进行稳定的状态误差预计,提高导航参数精度,在准确识别观测异常的同时保证稳定观测值对INS误差补偿能力。（3）针对GNSS/INS紧组合导航应用,推导了顾及GNSS系统偏差的GNSS RTK/INS紧组合导航观测方程。在原组合导航观测模型的基础上,增广不同GNSS系统间的组合观测模型,避免单GNSS系统内部难以保证模糊度参数正确固定的问题。提出方法将不同GNSS系统看作统一系统,以进一步发挥复杂观测环境下多卫星系统在组合导航系统中的可用性与灵活性。（4）推导UWB/INS组合导航模型,包括松组合导航模型和紧组合导航模型。提出基于PCA算法的UWB/INS紧组合非视距误差抑制方法,推导了以UWB/INS紧组合观测模型观测值为数据基础（样本）的PCA-NLOS误差抑制方法。实验结果表明提出方法可明显减小NLOS的量级,提高观测值精度。（5）提出基于GNSSRTK/UWB/INS组合导航系统的室内外无缝导航方法,包括松组合方法和紧组合方法。本文对紧组合方法进行了重点分析,基于本文提出的GNSSRTK/INS及UWB/INS紧组合导航方法,提出了顾及系统偏差的GNSS RTK/UWB/INS紧组合导航方法,并结合本文提出的NLOS误差抑制方法,进行室内外无缝导航。实验结果表明,提出方法可一定程度上提高组合导航系统在室内外结合处及室内的定位精度。然而解算结果在部分环境中仍存在较大偏差,组合导航解算稳定性有待进一步提升。（6）基于IAE的自适应滤波方法常用于INS辅助的组合导航应用,用以观测粗差的探测和隔离、或系统误差影响削弱,方法可进一步发挥INS短时高精度特性,提升组合导航系统鲁棒性。然而无缝导航环境下,人员走动、信号遮挡与多径等随机因素较多,频繁、长时的随机观测扰动也会导致INS动力学模型精度下降,无法提供准确的系统预计,IAE方法无法在系统噪声分布参数及观测噪声分布参数均存在统计偏差的情况下对噪声参数进行正确的自适应调谐。根据卡尔曼滤波原理,噪声分布参数的精确统计有益于状态估计。为提高噪声分布参数精度,本文针对提出无缝导航系统,推导基于EM算法的噪声参数、状态参数迭代估计算法,设计针对提出组合导航系统的EM自适应滤波方法（EM-based Adaptive Kalman Filter,EM-AKF）。实验结果表明该方法可提高组合导航系统参数解算的稳定性及精度。该论文有图81幅,表18个,参考文献223篇。