无人飞行器对导航系统的要求主要有：体积小、重量轻、功耗小、精度高以及运算速度快等。目前，导航系统的种类繁多，其中捷联式惯性导航系统以其完全自主性、体积小、重量轻和成本低等优点得到了广泛的应用。但由于其误差随时间而不断积累的缺陷，难以长时间单独工作。本文中对捷联惯导与GPS的组合导航系统进行了研究，设计了基于卡尔曼滤波器的组合导航信息融合算法，并在Matlab/Simulink环境下，分别对纯捷联惯导系统和组合导航系统进行了仿真分析，同时验证了组合导航算法的可行性。本文研究了组合导航系统的两种实现方案，即FPGA方案和DSP+ARM方案。其中，前者利用FPGA的灵活可定制性，以及强大的运算能力，设计了基于FPGA的双Nios II处理器架构的导航计算机，其中一个Nios II处理器负责数据采集、数据传输以及传感器控制，另一个则负责导航运算。DSP+ARM方案同样采用双CPU架构，采用具有强大运算能力的浮点型DSP以及基于Cortex-M3处理器的STM32芯片，能够良好的满足导航系统的应用需求。同时，本文还详细讨论了基于DSP+ARM的导航系统硬件设计方案，以及模块电路的设计与实现。本文最后对该导航系统进行了各项测试实验。在静态条件下，分别测试纯捷联惯导系统与组合导航系统，并对比分析实验数据。同时，利用转台测试导航系统的姿态角信息。为了进一步验证导航系统的动态性能，进行了动态车载实验。通过多项实验测试，验证了该套导航系统的可靠性。