SINS/CNS组合导航是以捷联惯性导航为主,辅以恒星提供的星光方位信息(天文学可以给出恒星的方位),综合利用捷联惯性导航和星光信息来提高飞行器的导航精度。捷联惯性导航系统具有高的数据更新率,但是由于陀螺漂移,使惯导系统误差累积,失调角随着时间增长而增加。而天文导航虽然数据更新率较低,但其误差并不随着时间而增加。因此本文将两种导航系统组合起来,利用恒星作为固定参考点信息源,利用星敏感器观测恒星的方位来校正惯性基准随时间而增加的漂移,将两者相互取长补短,充分发挥各自的优势,组成性能优良的组合导航系统。本文针对捷联惯性导航的不足,进行了SINS/CNS组合导航系统的研究,主要做了以下几方面的工作:1.研究了姿态解算中需要的坐标系理论和四元数理论。分析了四元数坐标变换公式,为其在姿态解算中的应用提供了理论依据。2.在分析捷联式惯性导航系统作用原理的基础上,对其误差传播特性进行了分析。3.在分析天文导航基本原理的基础上,研究了基于恒星敏感器的天文导航系统。4.从理论上推导了TRIAD、q-方法、QUEST等三种基于星敏感器矢量观测的姿态确定算法。并以Wahba损失函数为指标,利用已确定已知的方向余弦阵和恒星矢量及在噪声干扰下的星敏感器的观测矢量,通过仿真计算对比研究了几种算法。5.研究了捷联惯性导航/天文导航的原理和方法及其组合模式,并应用卡尔曼滤波理论对组合导航系统的误差状态进行了分析。推导了一种新的量测方程,编写了卡尔曼滤波程序对其进行了滤波分析,证明该组合模式有较好的抑制惯性器件漂移的效果。