捷联惯导是一种不需要其他辅助信息就可以独立自主完成导航任务的系统,因该技术特点,使载人航天、战略武器等关系国家利益和安全的飞行导航控制系统均采用捷联惯导。捷联惯导是控制系统的核心部件,其可靠性决定了任务完成的质量,捷联惯导使用的惯性仪表是机电一体化产品,结构复杂,但可靠性明显低于其他部件,而采用冗余技术是提高捷联惯导可靠性是有效、经济、可行的方法。本文以载人航天使用的捷联惯导为背景,结合现在任务所用捷联惯导,分析现有产品存在的问题,对应用于载人航天的捷联惯导惯性元件冗余配置方案及故障检测和数据融合方法进行了研究。确定了单元冗余捷联惯导惯性元件的配置方案,提出了捷联惯导的性能评价函数,使用评价函数推导出惯性仪表的最佳配置角度,对比了正交加斜置安装捷联惯导与惯性仪表全斜置锥面安装的性能记性比较。对单元冗余捷联惯导的可靠性进行分析,按照最佳配置角度,设计了七表单元冗余捷联惯导方案和十二表全斜置锥面安装单元冗余捷联惯导方案。提出了基于残差检验的单元冗余捷联惯导故障检测和隔离方法,使用十二表单元冗余方案进行了仿真验证。对于同一敏感轴多重测量信息综合处理问题,采用基于最小二乘的方差分析方法实现了数据融合,提高了故障检测效率及捷联惯导精度。使用十二表单元冗余捷联系统完成试验验证。