随着我国经济建设迅猛发展，作为我国经济发展支柱之一，公路建设也在不断完善，大量公路尤其是高等级公路的建设，极大的促进社会进步，缓解我国交通运输压力。但是，由于公路的使用年限不断增长，尤其是早期建设的高等公路，需要不断地维修，这就需要在公路检测方面花费越来越多的精力。公路路面自动化检测设备研究已经成为路面检测的主要发展方向。本课题围绕公路路面自动化检测系统研制这一主题，研究在不影响正常交通运输的状况下，利用GPS与SINS（捷联式惯性导航）组合导航技术实现车载姿态测量装置的测姿工作。论文主要工作如下：首先，在总结公路路面检测系统在国内外发展现状的基础上，对车载姿态测量装置进行总体设计，包含硬件整体结构设计和软件编程。硬件整体结构包括：核心芯片最小系统外围电路，加速度计、陀螺仪、GPS及光电旋转编码器信号采集电路。软件编程包括：系统整体工作模式，加速度计数据采集模块、陀螺仪数据采集模块及GPS数据采集模块，并且规定了GPS、陀螺仪及加速度计与上位机数据通信协议。其次，对静态捷联惯性导航系统初始对准算法进行研究，包括解析式粗对准、精对准过程及卡尔曼滤波算法在精对准中的应用，通过实验分析，验证算法的正确性。再次，在分析捷联惯性导航系统导航信息解算基础上，通过仿真实验证明，由于惯性器件本身输出误差项影响，单独使用惯性导航解算载体姿态角，达不到系统要求。最后，将卡尔曼滤波算法应用到GPS/SINS组合导航系统中。利用GPS与惯性导航系统输出的导航信息差值作为观测量，经组合卡尔曼滤波器估计姿态角误差，对惯性导航系统校正，通过仿真实验及实际数据采集实验验证算法的有效性，满足系统要求。