随着全球气候变暖，北极地区冰雪融化速度加快，北极地区形成了可通航的航道。北极航道是穿过北冰洋，连接大西洋和太平洋的海上航道，目前可分为东北航道、西北航道和中央航道。东北航道作为连接欧洲和东北亚之间新的海上运输通道，很可能成为从东北亚到欧洲的最短航道，航行时间可比途经苏伊士运河缩短30%～40%，其商业价值上的重要性是不言而喻的。但是船舶常态化航行在北极东北航道上，船舶安全航行需要高精度的定位和航向保障，由于陀螺罗经航向在高纬度下存在较大的误差、GPS接收的卫星定位信号可能被干扰等问题，北极东北航道航行的船舶存在一定的航行风险，因此，本文以航行北极东北航道的船舶为研究对象，对其组合导航方法开展专题研究。
　　本文基于航海学中的航迹推算基础模型，综合考虑地理高纬度的特点，结合卡尔曼滤波修正方法，建立了适用于北极航行船舶的推算导航模型。针对高纬度下的传统罗经航向误差问题，提出了采用卫星罗经或光纤罗经替代陀螺罗经提供航向的方法；针对卫星定位信号异常的问题，研究了自动雷达定位方法，该方法应用雷达的目标跟踪功能，自动采集参考目标到船舶的距离、方位数据，借助船位解析模型确定船舶船位，并通过对参考物标漂移位置点自动跟踪的方法提高了定位精度。论文研究了在卫星信号正常和异常状态下的智能组合导航方案，依据船舶航行环境变化，利用智能算法选择组合导航方案，并通过实验验证了智能组合导航系统的精度及其可行性。以期为北极东北航道船舶导航提供系统、理论的方法，为主管机关配备、管理、调控北极东北航道船舶的导航设备提供技术支撑，为北极东北航道船舶的导航提供安全保障。
　　论文研究内容主要分为以下4个部分：
　　(1)以航海学中的航迹推算模型为基础，综合考虑北极航道高纬度的地理特点，遴选出适合北极东北航道的航迹推算模型，并代入北极东北航道航行实测数据进行了验证。基于北极东北航道实测航行数据，凝炼出了北极东北航道船舶导航中存在的问题，将研究方向集中在航迹推算模型的参数选择上，针对该问题论文提出了相应的解决方法。
　　(2)针对航迹推算过程中的累积误差，提出了采用卡尔曼滤波修正的方法提高导航的精度。针对北极东北航道水域的特殊性，在卫星导航正常的情况下，采用GPS获取实测船位，对推算船位进行修正；在卫星导航异常的情况下，采用自动雷达定位的方法对推算船位进行修正。
　　(3)基于航迹推算模型和卡尔曼滤波的北极航道导航方式，设计了在GPS正常工作时，由GPS卫星罗经为船舶导航提供航向、船用计程仪为船舶提供航速、双频GPS提供实测船位，在GPS工作异常时，由光纤罗经为船舶提供航向，计程仪提供航速，自动雷达定位技术提供实测船位的组合导航方案。
　　(4)基于航海仪器模拟器，利用VB.NET语言在VS2013环境下开发智能组合导航应用软件，实现对光纤罗经、GPS卫星罗经航向数据的采集，计程仪航速数据的采集、GPS位置和自动雷达定位位置数据的采集，代入航迹推算和卡尔曼滤波模块；通过判断卫星是否正常工作，实现智能选择组合导航模式。
　　本文通过分析北极东北航道航行数据，挖掘出船舶导航所面临的风险，基于航迹推算模型和卡尔曼滤波，构建了不同环境的船舶航行北极东北航道的组合导航模式，为主管部门科学合理地配置组合导航系统提供理论支撑；为航行北极东北航道船舶驾驶人员提供高精度、高可靠性的船舶导航提供技术支撑。