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针对捷联惯导系统在大姿态误差条件的对准问题，推导了高保真非线性误差模型。该模型采用欧拉角表示姿态误差，并用与导航解算相同的姿态更新算法准确描述了姿态误差的传播规律。利用该模型设计了扩展卡尔曼滤波器，并以二位置对准为例，比较该模型与线性模型和大方位误差模型的滤波效果。仿真实验结果表明在小角度误差和大方位误差条件下，基于高保真模型的滤波器估计精度都优于其它两种模型，且在大水平姿态误差条件下滤波精度也很高。